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李經(jīng)理
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西安高新區(qū)錦業(yè)路錦業(yè)時代A3-307室導(dǎo)語
1936年，一座在我國普陀山洪筏禪院內(nèi)建成的的沼氣池，拉開了我國近現(xiàn)代厭氧技術(shù)的發(fā)展史……在 Lettinga的回憶中，中國是推行厭氧污水處理系統(tǒng)非常成功的國家，這得益于中國長期以來在農(nóng)村推行的沼氣使用政策。然而，沼氣的使用卻只是拉開了厭氧歷史的大幕，中國厭氧如何從基于經(jīng)驗的應(yīng)用工程邁向現(xiàn)代科技的產(chǎn)業(yè)化道路，如何在中國生根、成長、蛻變、成熟、到廣泛應(yīng)用，這些故事值得我們一探究竟。本文中的歷史資料和珍貴照片，由錢易院士、胡紀萃教授、王凱軍教授、任洪強老師等無私提供，在此表示由衷的感謝！
厭氧之初 /鄭元景
相比較中國整體的社會經(jīng)濟發(fā)展狀況，我們的環(huán)保事業(yè)無疑是走在前面的。1972年斯德哥爾摩環(huán)境會議歸來，中國的領(lǐng)導(dǎo)層就已經(jīng)意識到環(huán)境污染問題的研究。同時由于那時中國工業(yè)企業(yè)的大量建立，“嫩江死魚”、“官廳水庫污染”、“團結(jié)湖發(fā)臭”等都是那時期令人關(guān)注的“環(huán)境公共事件”。在“不走西方老路，證明社會主義優(yōu)越性”的思路下，環(huán)境保護被確立為基本國策，水處理的科學(xué)家和工程師們獲得了更好的工作條件。隨著十年動亂的結(jié)束，國家建設(shè)的興起，三同時制度的實施，在改革開放，建設(shè)祖國的感召下，中國的環(huán)保事業(yè)在那幾年進入一個快速發(fā)展時期。
1978、1979年，對于世界厭氧發(fā)展史而言，舉足輕重。這兩年間，Lettinga團隊關(guān)于 UASB的研究成果在世界學(xué)術(shù)界嶄露頭角，掀起了厭氧技術(shù)的研發(fā)浪潮，這股浪潮也自然席卷了環(huán)保事業(yè)正在崛起的中國。然而驚人的是，三四年后，1982年，中國的第一座應(yīng)用 UASB工藝的污水廠就在北京腐乳廠進入了工程試驗階段。即使在當下，這個速度也非常驚人（有興趣的讀者可以稍稍對比一下膜技術(shù)應(yīng)用，AMX和好氧顆粒污泥的應(yīng)用）。更何況考慮到當時的信息傳播效率，中國同行無法查找更多的資料，也無法實時溝通咨詢，那么這個速度的出現(xiàn)，無疑是奇跡。
實現(xiàn)這一奇跡的核心人物是鄭元景，時任北京環(huán)保所（目前的北京環(huán)科院）的副所長。根據(jù)Lettinga的文獻報告，他是中國率先研發(fā)UASB技術(shù)，并推動該技術(shù)在食品工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的第一人。王凱軍曾這樣評價他的這位恩師：鄭元景先生是我國罕見的具有創(chuàng)新思維卻被業(yè)界淡忘的大師級人物，他是中國唯一一位在水解 - 好氧、接觸氧化和厭氧USAB等方面具有開創(chuàng)性工作和杰出建樹的大家。
這樣的評價，勾起了我們對這位大家的關(guān)注。然而遺憾的是，現(xiàn)代搜索引擎里關(guān)于鄭元景先生的記憶，也不過寥寥百余字：鄭元景（1934─）漢族，福建仙游人。列寧格勒建筑工程學(xué)院畢業(yè)。曾任北京市環(huán)�？蒲兴芯繂T、室主任、副所長，北京市環(huán)保局副局長、總工程師，北京市第八、九、十屆人大代表。享受國務(wù)院頒發(fā)的“政府特別津貼”。1998年聘為北京市人民政府參事。
歷史隨時間封存。關(guān)于這位元老級人物的故事，已無法再現(xiàn)，但為了不致讓厭氧發(fā)展歷史斷層留白，我們還是努力地從王凱軍的口述中，從鄭元景先生自己的科研文章里，去捕捉蛛絲馬跡。
1975年，鄭元景先生帶領(lǐng)團隊，開始了用生物接觸氧化法處理城市污水的小型試驗和中型試驗，并開展了這項工藝的機理研究。而這項技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，在當時基本上與同時代的日本保持同步（而這項技術(shù)就是在日本風行的地埋式污水處理設(shè)備的核心工藝單元）。目前，這項技術(shù)已逐步演化成曝氣生物濾池工藝（BAF）。
1982年，在他的推動下，中國的第一座應(yīng)用 UASB工藝的污水廠便在北京腐乳廠進入了工程試驗階段。同年4月-9月，鄭元景先生在《環(huán)境保護》雜志連載了 6篇題為“高濃度有機污水處理”的文章，這6篇文章，系統(tǒng)、全面地闡述了厭氧技術(shù)的機理、工藝設(shè)備以及在高濃度污水處理中的應(yīng)用前景等。如今看來，這 6篇文章，似乎成了鄭先生留在網(wǎng)絡(luò)里關(guān)于厭氧技術(shù)一段最深刻、最全面的描述了。
右起：Lettinga 錢易 王凱軍
1985年前后，王凱軍師從鄭元景，倆人一道開發(fā)出了水解 - 好氧聯(lián)合工藝。這個工藝堪稱神來之筆，是系統(tǒng)論在污水處理領(lǐng)域的成功運用，即利用厭氧的產(chǎn)酸階段作為后續(xù)好氧段的預(yù)處理工序，極大地縮短水力停留時間并提高污水的可生化性。水解酸化，目前已是大部分工業(yè)難降解廢水處理的“標配”，而在創(chuàng)立階段，無疑需要扎實的專業(yè)知識，浪漫的想象及創(chuàng)新的勇氣。
時間擋不住一位大家在厭氧歷史舞臺上的謝幕，但是，回看鄭元景先生的文章，我們依然能強烈地感覺到，除了卓有建樹的科研成就外，他所傳達的“污水中的有機物是一種能源”、“厭氧生物處理是回收能量，凈化污水的好方法”“把工業(yè)廢水處理廠轉(zhuǎn)變成水資源廠”等治污理念，如今仍為環(huán)保人士所廣泛推崇。他為環(huán)保領(lǐng)域、厭氧發(fā)展所做出的努力，也化作春泥，滋潤著一代一代的環(huán)�？蒲泄ぷ髡邆兝^續(xù)前行。
1985年11月11日-15日，每兩年舉辦一次的厭氧盛會——國際厭氧消化（沼氣）討論會第四屆會議，在我國廣州舉行，會議吸引了全世界50個國家的6萬余人參加，中國代表達150人，與會學(xué)者們就厭氧全球動態(tài)、基礎(chǔ)與理論研究、農(nóng)業(yè)應(yīng)用、工業(yè)應(yīng)用、沼氣與環(huán)境等多個方面進行了交流與探討。這次會議無疑是一陣將世界厭氧的前沿信息刮向中國的潮流風暴，它促使高效厭氧污水處理技術(shù)在中國迅速引起了關(guān)注，也大大促進了厭氧污水處理在中國的研究。也正是這一年，Lettinga參觀了位于北京和成都的研究機構(gòu)，結(jié)識了中國著名的環(huán)境科學(xué)家錢易，而且還從電視上看到了她赴臺灣探親的新聞（錢易院士的父親是著名的國學(xué)大師錢穆先生）；這一年，一個叫王凱軍的年輕人鼓起勇氣邀請 Lettinga 教授到他的單位——北京環(huán)科院參觀一個中試項目，其時他正在從事上流式水解池的大規(guī)模示范工程的研究。冥冥之中的安排，早已為厭氧技術(shù)在中國的大發(fā)展埋下了伏筆。
厭氧發(fā)展/“七五”時期
時間推進到了中國農(nóng)歷丙寅年（虎年）——1986年，這一年，是國 際 和 平 年（International Year of Peace)，世界人民在為“捍衛(wèi)和平和保障人類的未來”吶喊。這一年，科學(xué)界迎來了“863”計劃，也正是這一年，中國的第七個五年（1986-1990年）發(fā)展時期到來。國家提出，要重點發(fā)展農(nóng)業(yè)、能源、交通、原材料等戰(zhàn)略重點的新技術(shù)，要重點開發(fā)電子信息技術(shù)、生物技術(shù)和新型材料等高新技術(shù)。同年4月，“七五”國家科技攻關(guān)環(huán)保項目主持部門領(lǐng)導(dǎo)小組印發(fā)了《“七五”國家科技攻關(guān)環(huán)保項目管理辦法》，開始了“七五”環(huán)�？萍脊リP(guān)的具體實施。“高濃度有機廢水的厭氧生物處理技術(shù)”研究課題位列其中，由清華大學(xué)牽頭組織實施。
70年代，我國在防止水污染方面，著重治理了酚、氰、汞、鉻、砷等有毒物質(zhì)。經(jīng)過十年努力，取得了很大的成績。而從1981年開始，高濃度有機污水的處理已成為突出的問題。特別是實行“排污收費”以后，那些排放高濃度有機污水的工廠都迫切需要高效、經(jīng)濟的治理方法。在這種形勢下，全國各地都在積極開展研究工作，其重點是研究使有機物轉(zhuǎn)化為沼氣回收能源，化害為利的枝術(shù)。同時，在鄭元景等前期厭氧研究工作者的努力下，厭氧技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)�？梢哉f，八十年代的后期，厭氧技術(shù)的新一輪發(fā)展已經(jīng)蓄勢待發(fā)。果然，“七五”時期的到來，“高濃度有機廢水的厭氧生物處理技術(shù)”項目被納入國家科研攻關(guān)項目，中國的厭氧技術(shù)正式迎來了前所未有的發(fā)展高潮。
2016年4月18日，一個春風和煦，陽光明媚的下午，我們驅(qū)車前往清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，采訪到了“高濃度有機廢水的厭氧生物處理技術(shù)”項目負責人，我國厭氧技術(shù)發(fā)展的重要推動者、中國工程院院士——錢易。據(jù)錢易院士回憶，80年代中后期，“高濃度有機廢水的厭氧生物處理技術(shù)”“七五”攻關(guān)課題開始正式實施，國家環(huán)保局委托清華大學(xué)承擔總課題，通過技術(shù)招標的形式，又在全國范圍內(nèi)組織了14個在厭氧研究領(lǐng)域具有較強實力的高等院校、科研設(shè)計單位對課題進行了分解研究。項目的主要負責人為錢易和胡紀萃。課題研究了廢水種類近10種，不同的單位做不同的廢水，比如酒精廢水、啤酒廢水、制革廢水、淀粉廢水等，也嘗試了一些新型的反應(yīng)器，比如UASB、流化床等，溫度是常溫。清華大學(xué)當時的研究項目是“UASB工藝處理啤酒廢水的實驗研究”。
據(jù)資料顯示，“七五”期間，“高濃度有機廢水厭氧生物處理技術(shù)”環(huán)保研究課題有 14個單位參加了攻關(guān)，包括清華大學(xué)環(huán)境工程系、哈爾濱建工學(xué)院、天津大學(xué)、河北輕化工學(xué)院、重慶建工學(xué)院、北京工業(yè)大學(xué)、首都師范大學(xué)、西安冶金建筑學(xué)院、浙江省環(huán)保所、吉林省環(huán)保所、化工部第三設(shè)計研究院、中科院生態(tài)中心、西南市政工程設(shè)計院、北京市太陽能研究所。專題共分8個子專題，研究的新型厭氧反應(yīng)器共7種，涉及的高濃度廢水有9類，試驗規(guī)模從小試到生產(chǎn)試驗裝置，共建成7個中試基地和6套生產(chǎn)污水裝置，提出 72種合成有機物，5種重金屬及3種無機鹽類對厭氧消化的抑制濃度，開發(fā)了啤酒廢水處理方案決策模型及相應(yīng)的軟件。
為了再現(xiàn)“七五”攻關(guān)這段歷史的細節(jié)，在錢易院士的幫助下，我們又聯(lián)系上了當時該項目的主要負責人、清華大學(xué)教授胡紀萃。2016年4月20日下午，在采訪了錢易院士的兩天后，我們急切地前往了胡紀萃老師位于清華大學(xué)里的住所，聽他講述了這段歷史更多的故事。
圖為胡紀萃教授接受研究院高嵩院長專訪
說起“七五”攻關(guān)，這位老教授說的第一句話是：“這個課題我們幾乎將厭氧相關(guān)的課題都覆蓋了，從小試到生產(chǎn)性試驗，應(yīng)該說非常成功。”據(jù)胡紀萃回憶，當時，清華大學(xué)承擔了“UASB工藝處理啤酒廢水的實驗研究”；浙江環(huán)保所承擔了垂直折流式污泥床反應(yīng)器（VBASB）的開發(fā)；哈建工承擔了纖維填料厭氧濾池處理乳品廢水；河北輕化工學(xué)院承擔了 UASB—AF處理維生素C廢水的研究；首都師范大學(xué)承擔了二相厭氧消化處理啤酒廢水及豆制品廢水的研究等等。胡老師說，那時候，這項課題將厭氧相關(guān)的反應(yīng)器都進行了研究，大部分的子課題都經(jīng)過小試成功進入生產(chǎn)性試驗階段，極大地推進了厭氧技術(shù)在工業(yè)廢水領(lǐng)域的應(yīng)用。
1987年，清華大學(xué)環(huán)境工程系為北京啤酒廠設(shè)計了常溫下處理啤酒廢水的生產(chǎn)性 UASB反應(yīng)器，由于多種原因，廢水處理工程于1991年10月才全部竣工。同年11月投入生產(chǎn)性運行，1992年8月通過北京市環(huán)境保護局、輕工業(yè)局的驗收。工程設(shè)計水量2600m3/d，實際高峰值達 4500m3/d，工程運行十分成功，COD去除率可達80%，可滿足有城市污水廠的下水道系統(tǒng)水質(zhì)標準。
同年，當時的河北輕化工學(xué)院，即如今的河北科技大學(xué)，通過技術(shù)投標也參與了攻關(guān)，與哈爾濱建工學(xué)院，如今的哈爾濱工業(yè)大學(xué)一起，承擔了“UASB+AF 處理維生素C廢水”的子課題。河北輕化工學(xué)院也是我國厭氧技術(shù)研究最早的開拓者之一，他們在 20世紀 60年代就開始涉足厭氧生物處理研究，承擔過國家環(huán)保局、化工部和河北省下達的多項同類研究，聚集了諸如羅人明、李獻文等一批厭氧研究者，積累了豐富的研發(fā)經(jīng)驗。上流式厭氧污泥床過濾器（UASB+AF）在當時是一種新型復(fù)合式厭氧反應(yīng)器。1984年，河北輕化工學(xué)院環(huán)境工程系研制了填充軟性填料的復(fù)合型厭氧反應(yīng)器，結(jié)果表明，UASB+AF在啟動運行期間可有效地截留污泥，加速污泥顆�；瑢θ莘e負荷、溫度、pH值的波動都有較好的承受能力。在這種背景下，河北輕化工學(xué)院承擔了這項課題的中試研究。
話到此處，我們要引入另一位厭氧技術(shù)的推動者，用錢易院士的話說，他是厭氧技術(shù)的“堅守者”——南京大學(xué)教授任洪強。“七五”攻關(guān)的時候，這位南大教授還只是個意氣風發(fā)的青年，剛剛大學(xué)畢業(yè)，作為河北輕化工學(xué)院的研究者，他參與了“UASB—AF處理維生素C廢水”的課題研究。據(jù)任洪強回憶，那時候科研項目經(jīng)費有限，試驗條件也非常艱苦，他和小伙伴們就背著鋪蓋卷兒在實驗室里值班，天天測各種試驗數(shù)據(jù)。后來，這項研究進入了中試。據(jù)資料顯示，那時候的接種污泥為氧化塘污泥和篩分后的發(fā)酵豬糞。任洪強說，那時候沒有厭氧污泥，我們就去豬圈里取來豬糞，把他放進水里沉淀，然后發(fā)酵，最后形成接種污泥。從“七五”初接觸厭氧，到如今在厭氧微生物研究、工程應(yīng)用領(lǐng)域卓有建樹，時間已走過了近三十年，目前，任洪強依然活躍在厭氧舞臺上。用他自己的話說，這可能因為我對厭氧始終保有著情結(jié)。
“高濃度有機廢水厭氧生物處理技術(shù)”的“七五”攻關(guān)，歷時數(shù)年，在全體課題研究人員的努力下，這項研究取得了豐碩的成果，全面達到了國家科委的考核目標，通過了國家環(huán)保局組織的技術(shù)鑒定，于1991年獲得了教委科技進步一等獎，1993年獲得國家級科技進步三等獎。這批科研成果的取得，大大縮小了我國在厭氧生物處理技術(shù)領(lǐng)域與國外的差距，有些達到了國際先進水平�；赝麣v史，厭氧技術(shù)的“七五”攻關(guān)，可以說在我國的厭氧技術(shù)發(fā)展史上劃下了濃墨重彩的一筆。
厭氧到來/團隊合作
90年代初期，以錢易、胡紀萃為代表的清華大學(xué)研究者們，又進行了厭氧技術(shù)處理難降解有機物和低濃度有機廢水的試驗研究。1990年，哈工大的任南琪教授提出了以厭氧活性污泥為菌種的有機廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)。這些研究讓厭氧技術(shù)在中國的應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴展。1991年，王凱軍應(yīng) Lettinga教授的邀請在瓦赫寧根大學(xué)開始修讀環(huán)境技術(shù)的博士。20世紀90年代中期，厭氧技術(shù)的環(huán)保公司開始分裂成許多公司。各高校及研究院也培養(yǎng)了一大批環(huán)保公司，如清華大學(xué)、農(nóng)業(yè)部成都的沼氣所等。國外公司逐步開始進入中國市場，比如帕克、威立雅等。自此，中國厭氧技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化時代到來。
王凱軍說，中國的厭氧技術(shù)發(fā)展可劃分出三代團隊。鄭元景、錢易等人在采用 UASB 技術(shù)處理高濃度有機廢水方面是第一代的開拓者。其后，胡紀萃、申立賢等研究者先后建立了不同類型廢水的厭氧示范工程。到90年代中期，由王凱軍和左劍惡教授、賀延齡教授組成的第三代厭氧研究團隊與山東十方環(huán)保公司共同承擔了國家的產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)課題，形成了相對完備的技術(shù)體系，進行了多領(lǐng)域、大范圍的推廣。數(shù)據(jù)顯示，到2009年為止，我國已經(jīng)有近2000個工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)廢棄物的厭氧處理工程，在處理著來自酒精、制糖、啤酒、淀粉、味精、飲料、造紙以及畜禽糞便廢水等10多個行業(yè)的廢水。截至到2014年5月，中國已經(jīng)建成運行了將近400多個UASB和EGSB反應(yīng)器的工程。如今，厭氧工程已經(jīng)在中國大地上風生水起。
走過厭氧技術(shù)的這段歷史，我們發(fā)現(xiàn)，一項技術(shù)，不僅閃耀著人類賦予的智慧、嚴謹、堅持的理性光芒，它同樣注入了這項技術(shù)推動者們的深情、汗水與艱辛；當我們徜徉在厭氧的歷史長河中，我們不禁聯(lián)想到，一項好的科學(xué)技術(shù)，它應(yīng)該不止于滿足人類眼前的利益，更應(yīng)該讓人類看到并到達遠方那理想的生活。
窗外，日已西斜，被太陽的余光染得緋紅的晚霞，像綢緞般撫摸著中國大地。歲月，就這樣一日一日地靜靜流淌，我們，就這樣站在歷史的肩膀上看到了詩和遠方……