作为“红菌”工程化应用示范项目，排水集团高碑店污泥消化液处理示范工程运行效果良好。从红菌的“一粒难求”到国内率先实现“红菌”工程化培养，建成全球最大“红菌”基地，走过了15年。近日，北京排水集团、北京工业大学完成的“污水厌氧氨氧化高效脱氮技术体系创建与产业化”项目荣获北京市科学技术进步奖一等奖。

        自主培育难求的“红菌”

        “污水厌氧氨氧化高效脱氮技术体系创建与产业化”是“红菌”技术研发项目的全称。“红菌”是排水集团科研人员对“厌氧氨氧化菌”的昵称，这种古老得几乎与地球同龄的原始菌群，1亿个攒在一起的体积与芝麻粒相当，却能“吃”掉10倍于自己体重的氨氮污染物，而且几乎不产生污泥，可有效解决水环境治理普遍面临的由氨氮污染造成的水体黑臭、水华、赤潮等问题。

        2006年，排水集团在追踪和分析世界污水处理先进技术的基础上，把研发厌氧氨氧化技术（“红菌”技术）作为1号研发课题。自然界中的“红菌”是分散的，在污水里成不了气候，为“红菌”筑巢，让“红菌”抱团作战，是排水集团科研人员要攻克的第一道难题。

        自1999年荷兰科学家首次培养出红菌后，这种技术一直被少数几个国家垄断，世界范围内建立起的红菌污水处理工程仅有10余座。面对技术难题和技术封锁，排水集团挑选精兵强将组建北排“红菌”技术研发团队，由张树军博士担任团队带头人。经过2年多不间断地对温度、水流量、pH值等近20项指标进行监测，掌握了“红菌”对环境的喜好，也找到了让这些“小不点儿”在污水处理池大强度的水流里呆得住的“粘合剂”，自主培育出了“一粒难求”的红菌。

        排水集团研发团队持续深耕“红菌”技术，突破了红菌菌种极低丰度培养、倍增时间长、工艺运行不稳定等技术瓶颈，实现了“红菌”大规模培养、从配水培养到实际污水直接工程化培养的大跨度飞跃，在国内率先实现“红菌”工程化培养，建成全球最大“红菌”基地，开启了我国厌氧氨氧化技术研究和应用的新时代。

        产业化应用实现世界性突破

        “科技成果只有同国家需要、人民要求、市场需求相结合，完成从科学研究、实验开发、推广应用的三级跳，才能真正实现创新价值、实现创新驱动发展。”排水集团相关负责人介绍说，排水集团加速“红菌”技术的产业化应用，在北京建成世界最大规模污水处理厂旁侧厌氧氨氧化脱氮工程，打破国际技术垄断；并在湖北十堰建成世界首座垃圾渗滤液红菌脱氮工程。

        2013年，排水集团建设了红菌应用工程化项目——高碑店污泥消化液处理示范工程，稳定运行效果良好，使中国成为国际上少数拥有该技术工程化能力的国家之一。目前，研发团队自主研发的基于厌氧氨氧化技术的新型RENOCAR脱氮工艺，已应用到北京中心城5个污泥高级消化处理中心脱氮，脱氮量相当于80万吨/天的城市污水氮素含量，在不投加碳源的条件下，系统总氮去除率可达95%，为北京市再生水达到地表水四类标准，改善北京水环境起到至关重要的作用。

        2014年，排水集团“红菌”技术在湖北十堰西部垃圾填埋场首试成功。西部垃圾填埋场承担着十堰市区生活垃圾的处理任务，垃圾渗滤液处理一直不能稳定达标，将给十堰水系及丹江口水库的水质造成严重威胁。从北京来到十堰，“红菌”表现出水土不服，排水集团科研人员耗时3个月，对它们进行适应性“驯化”，为“红菌”建立25摄氏度左右的恒温间，让“红菌”正常“上班”，应用以来，西部垃圾填埋场垃圾渗滤液实现了稳定达标排放。

        自主知识产权提升竞争力

        排水集团“红菌”研发团队在国内率先破解厌氧氨氧化工程应用中菌种富集、菌群定向调控、工艺装备等瓶颈，建立了完整的知识产权体系，发表国际论文70余篇，获得国内发明专利授权41项、PCT专利2项，推动了高效低耗污水处理技术的发展。

        排水集团构建了厌氧氨氧化菌群培养、技术开发、装备研制、工艺设计、调试启动及运行管理的产业链条，建设并运行的实际工程共9座，主要应用在污水排放标准严格的北京市城区，平均总氮去除率85%-95%，高于国际同类技术水平。

        “排水集团‘红菌’技术为污水脱氮难题提供了颠覆性的解决途径，完整产业链的创建显著提升了我国环保企业的国际竞争力，为北京建成具有全球影响力的科创中心贡献力量。”上述负责人说。

        经过15年的自主创新和科技攻关，排水集团从无到有构建了污水厌氧氨氧化（红菌）高效脱氮技术体系并在国内率先实现产业化，产生了显著的环境和经济效益，促使污水处理模式向“能源自给”与“碳中和”深度转型，对推动我国污水生物处理技术革新具有重要意义。