污水处理厂在你心中是什么印象?沟壑深邃的钢筋混凝土沉淀池?亦或是精密的机器和高耸的烟囱?明年，由隧道股份城建设计总院设计、路桥集团建造的一座完全颠覆传统形象的污水处理厂，即将落户吴淞海岸。吴淞污水处理厂是上海首座采用FCR工艺的“植物园式”生态污水处理厂。
FCR(Food Chain Reactor)即食物链反应器污水处理技术。由一系列串联布置的生化反应器组成，利用生化反应器中的固定生物膜和悬浮生物降解水中的污染物质。简而言之，就是通过在污水处理厂里“种花种草”，让这些美丽的植物以及依附于植物中的微生物、原生动物，把污水中的杂质——有机物质和营养盐“吃干抹净”。
FCR工艺示意图
（图片来源：张显忠. FCR工艺用于城镇污水处理厂提标改造工程[J]. 中国给水排水, 2016(4).）
FCR技术其设计理念是通过自然和人工办法构建水生态食物链， 利用附着在植物根系和载体表面的微生物、原生动物及微型动物，去除污水中的COD、 BOD、TN、 NH3-N、TP 等污染物。与生物接触氧化法比较，FCR技术更具有以下主要特点:
(1) FCR具有占地小的特点，FCＲ是综合固定生物膜活性污泥法的一种，使用自然( 植物) 和人工( 专利生物纤维) 根须结构作为生物膜载体， 可培养和维持3～4 倍于活性污泥法的“等效生物浓度” ，与典型的生物接触氧化法相比，FCR反应器的生物数量比表面积更大， 达到 12 000 m2 /m3，“等效生物浓度” 达到 15～18 kg /m3。
(2) FCR具有能耗低的特点，FCR反应器的微生物几乎都生长在根须结构中，使悬浮固体物浓度降低，这使得氧转换效率系数值可提高至 0.9 ～0.95， 与 典 型 的 生 物 接 触 氧 化 法 相 比， 提 高 了约25% 。同时植物与填料交织生长，改善了根系泌氧，促进 DO 在水中的运输。
(3) FCR具有泥量少的特点，FCR反应器的独特生态系统聚集了从细菌、原生动物到植物的各种次级生态，增强了生物降解的效率，生物食物链反应结果，使污泥产量更低。
(4) FCR具有景观美的特点， FCR反应器置于阳光棚内，外观像座植物园，可解决传统污水处理气味大，不美观等外观问题。
(5) FCR实现处理过程的智能控制， FCR反应器可以模块化，辅以较完善的自控系统，研发的专利演算软件，可不断优化系统配置，以求达到最低能耗，最短处理时间，最低污泥产出的状态。
(6) FCR具有效果好的特点， 高度生物多样性能够耐冲击负荷，即使生物系统受到破坏，也能较快地恢复处理能力。高度多样的生态系统，促进各次级微生物、 水生植物、 水生动物的新陈代谢，使处理效果更好。
经过隧道股份的提标改造后，包括曼陀罗花、长春花、欧洲桤木、美人蕉等3000余种植物、微生物将落户其中，通过自然和人工方法构建水生态食物链，在改善城市环境的同时，每天为市区居民处理超过4万立方米的污水。
曼陀罗花 长春花
欧洲桤木 龟背竹
菖蒲 美人蕉
吴淞污水厂BIM设计效果图
（图片来源：张显忠. FCR工艺用于城镇污水处理厂提标改造工程[J]. 中国给水排水, 2016(4).）
① 采用 BIM 全流程设计，对新老设备更换提供了良好的指导，规避了传统设计的一些问题，也为整体效果提供了良好的展示。
② 采用微负压通风设计，边送风边抽风离子除臭，减少了除臭处理风量，加强了除臭效果，更环保节能。
③ 首创活性污泥模型和空气管网在线仿真与风机实时控制综合集成的系统。通过 OPC 等数据交换技术实现了活性污泥模型和供气管网空气动力模型与控制系统间的实时数据交换，完成系统的综合集成，使数学模型从离线状态下的仿真分析走向在线的控制决策，功能得到更大的发挥。
④ 采用前馈控制可以通过前置的污染物负荷在线监测仪表预测污水处理厂处理负荷的变化趋势，经与当前处理工况对比，预测处理负荷变化的影响，并给出溶解氧、内回流比等参数的调整值，满足下一时间段内污水处理的要求，使处理过程平稳。生物池设计采用进水端设置预缺氧反应，更利于脱氮; 出水端内置混凝絮凝区，减小了溶解氧对药剂的消耗，更利于加药量的减少和增强除磷效果。
⑤ 通过复杂的动态数学模型化方法进行处理工艺流程设计，先进精密的模拟演算保证了设计方案的高效性与经济性。智能过程控制使得高度自动化并灵活变通的运营得以低成本实现，且处理设施易于保养维护，便于管理。
⑥ 用于净水的植物是根据其根茎结构与特点和各种环境条件适应能力精心挑选的，所有植物可选用当地品种。植物的养护简单，不需特别技能，普通园艺工皆可胜任。
⑦ 建筑设施与城市景观自然结合，位于温室内的植物园式设施替代了水泥建筑群式的传统污水处理厂，充分体现大自然魅力的水景园完美地融入到城市的全景之内。
⑧ 优化改造现状污水处理设施，做到不断水施工，施工期间污水全流程处理，强化出水效果，尽量减少对提标改造期间污水厂运营的影响。
（此部分来源于张显忠. FCR工艺用于城镇污水处理厂提标改造工程[J]. 中国给水排水, 2016(4).）
提起污水处理厂，许多住在周边的居民会将其与“脏、乱、臭”联系在一起。这既与污水处理工艺有关，也与用地紧张导致的厂界紧邻居民房屋等因素有关。吴淞污水处理厂虽然紧邻国际邮轮码头，但周边的商户和居民可能极少再会有负面感受。
FCR新工艺不但使得污水处理厂占地面积比传统活性污泥法减少 60%以上，运营成本少 30%以上，同时还具有耐冲击负荷、污泥产量少以及同步实现除臭和景观改造等特点。植物根须结构作为生物膜载体，不但使系统中微生物的多样性大幅提高(生物种类较活性污泥中多3-4倍)，还创造出了一个高度稳定、适应污水负荷意外变动的处理系统，使得污水处理厂对周边环境影响降到最低。
FCR技术已在法国勒吕德市、 Villa 别墅 /住宅区、 商业及校园区、高密度住宅、法国 Gencay 市世界古城著名城堡旁，土耳其泰基尔达市等污水处理项目中被成功应用。相信上海吴淞污水处理厂的改造又将是FCR工艺成功的案例。
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参考文献
[1]张显忠. FCR工艺用于城镇污水处理厂提标改造工程[J]. 中国给水排水,2016,04:35-39.
[2]储小英. FCR技术在污水处理应用中的展望[J]. 净水技术,2014,S1:68-71.
净水技术
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《净水技术》杂志是面向广大市政给排水、工业水处理、建筑给排水和水环境治理等行业，以宏观综述、理论研究、应用经验、工程案例和工程信息为主要报道内容的核心期刊，最新发布的2014年度复合影响因子0.961，在土木建筑工程学科中排名第15位。
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