近日，由北京碧水源科技股份有限公司联合中国科学院生态环境研究中心完成的“微场驱动的少药—短程水处理技术与装备”，荣获国家技术发明奖二等奖。该项目锚定“少药剂、短流程”的净水核心目标，借助对微电场与微流场的精准调控，显著提升反应活性与传质效率，开辟出一条低耗集约的水处理新路径，为我国水生态环境保护领域的原始创新注入了强劲动力。

长期以来，我国传统水处理工艺普遍依靠“多投药、长流程”来达到不断提高的水质标准。药剂投加量大、工艺单元多、基建投资高、运行成本居高不下，成为困扰行业多年的问题。同时，国家持续推进水污染防治、污水资源化循环利用和“双碳”战略，对水处理技术提出了“低药耗、短流程、低碳排”的全新要求。如何在保证出水水质稳定达标的前提下，大幅削减药剂用量、精简处理工艺，是行业一直面临的技术难点。

“这不仅是技术难题，更是关乎国家水安全和老百姓用水成本的民生大考。”碧水源党委副书记、总裁陈春生说。正是这份沉甸甸的责任，驱动团队从膜材料创新原点出发，开启了长达十余年的科研攻关，向着“少药短程”的目标攻关。

在膜材料研发初期，团队便遇到了第一个“拦路虎”——膜材料长效抗污染难题。

“传统滤膜就像一个细密筛子，孔眼很容易被水体里的有机质、胶体污染物堵住，导致清洗频次高、使用寿命短，难以适配长周期稳定运行。”陈春生介绍。为了攻克这一难题，团队开始从材料配方和成型工艺的底层逻辑开始钻研。陈春生介绍：“我们需要同步调控膜孔径的梯度结构与表面电荷特性，在通量、截留效果与抗污染能力之间找到最优平衡。”历经数百次配方调试与成型工艺优化，团队锁定了最终方案，成功研发出梯度孔超微滤膜材料。该材料借助膜表面微电排斥与膜孔微流冲刷的协同机制，一面以电场斥力阻隔污染物靠近膜面，一面以孔口涡流将附着物及时冲离，从源头截留并剥离水中污染物，大幅提升了膜组件的抗污染耐久性。

有了高性能膜材料，将其嵌入“短流程”工艺系统同样挑战重重。传统工艺拥有多级沉淀和药剂缓冲单元，而短流程工艺简化了这些单元，将所有净化压力都集中到膜组器之上。“膜组器必须在低药耗、小占地的严苛条件下，实现污染物的深度去除和出水水质的稳定达标。”陈春生介绍。为此，团队创新开发出高负荷膜生物反应器（MBR），并对MBR的水力工况、曝气系统和运行控制参数进行了系统调试与优化，最终形成成套稳定运行的短流程一体化工艺体系。该工艺体系可大幅缩减膜池占地面积，解决城市核心区地埋式再生水厂用地紧张的难题。

目前，该技术体系已形成完整的产业链配套能力。膜材料方面，项目建成年产2000万平方米的规模化生产线，可稳定供给各类水处理工程所需膜组件；市场推广方面，成套技术累计落地工程总水处理规模已达479万立方米/天，覆盖饮用水净化、市政污水处理、工业废水回用等多类场景，技术成熟度高，商业化复制前景广阔。

技术的革命性，最终要体现在实实在在的效益上。陈春生算了三笔“绿色账”。

第一笔是“药耗账”。“过去膜堵了就得加药清洗，现在因为膜的抗污染性大幅提升，清洗药剂用量减少了50%，也减少了化学药剂生产、运输、投加全过程的碳排放。”陈春生说。

第二笔是“土地账”。该工艺流程显著缩短，配套膜池占地面积可压缩60%以上。同等处理规模下，土建工程量大幅减少，既降低了建材消耗和施工阶段碳排放，也节约了宝贵的土地资源。

第三笔是“能耗账”。团队自研的高负荷MBR膜组器的产水能耗较传统膜装备降低约30%，长期运行可显著削减厂区电力消耗，有力支撑污水处理厂的低碳运营。

这些低碳特性在长沙梅溪湖得到了验证。依托该技术建成的25万吨/日再生水项目，不仅没有传统污水处理厂的异味和庞杂的露天池群，反而因为占地大幅缩减，得以采用半地下建设模式，地上建起了开放式公园。该项目也由此入选全国首批污水处理绿色低碳标杆厂，为大型城市的“隐形的环保基础设施”提供了可复制的样板。

陈春生介绍，该技术体系可向下兼容民用净水场景，形成多场景落地路径。一是市政自来水厂升级改造。以少药短程工艺替代传统工艺，让居民水龙头流出的水质更稳定、更安全；二是家用和商用净水设备的迭代。借助高抗污染超滤膜，可大幅简化净水器预处理结构，减少滤芯更换频次，延长滤材使用寿命，降低居民后期维护成本；三是一体化净水装置。该技术可用于处理小区和农村居民区的生活杂排水，产出的再生水可用于绿化、冲厕，实现社区水资源循环利用，减少市政自来水取用。

展望未来，陈春生表示，团队将持续深耕膜材料研究，孔径结构更优、抗污染性能更强、使用寿命更长的高性能膜产品，并通过优化组器吹扫方式与构型设计，研发新型MBR抗污染技术，形成多品类低能耗膜组器系列。