活性污泥法背后的故事：从试验室到生产规模的发展-北极星电力新闻网

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1914年6月28日，奥匈帝国皇位继承人斐迪南大公在萨拉热窝遇刺身亡，导致第一次世界大战在7月28日爆发，在这之后的四年内，曼彻斯特兵团的一万三千名士兵丧生西线战场，其中曼福特就是死于战伤。伟大的活性污泥就是诞生在这样一个时局动荡的年代，但是战争并没有阻碍活性污泥工艺的发展，阿登和洛克特在1914年4月发表的文章点燃了这一领域的爆发式研究，仅在1915年，世界上就有12个城市开始研究活性污泥。

在首篇文章发表之后，阿登和洛克特在1914年和1915年又发表了两篇文章，这两篇文章涉及到了一系列更为实际的问题，包括连续式和序批式的性能、剩余污泥的危害、曝气器的类型、曝气的强度。活性污泥工艺稳定可靠的出水水质令各地的市政当局又惊又喜，他们长期以来对污水处理缺乏高效的方法，活性污泥工艺卓越的性能无疑具有巨大的吸引力。

为了研究新的曝气方法，在杂货商会资金的支持下，洛克特将威辛顿一座污水处理厂的一个池子进行了改造，使其处理能力达到了该厂规模的10%，每天可以处理1136立方米的污水，采用连续流的方式，运行很成功。之后第二座这样的池子在戴维汉姆于1921年初期建成，每天可以处理4546立方米的污水。紧接着，几座生产性规模的污水处理厂也在英国开始投入运行。德国人殷霍夫在1924年做了一些活性污泥试验，德国的第一座活性污泥污水处理厂于1926年在埃森建成。

在美国，活性污泥工艺的发展速度也同样惊人，爱德华•巴托是伊利诺伊大学的教授，他在1914年8月参观了福勒在曼彻斯特的试验，随后他就开始自己沿着福勒团队的技术路线进行小试和中试研究。在几个月之后，其他很多美国研究者也开始类似的研究，包括哈蒙德、亨德里克、赫德、莫尔曼等人。生产性规模的处理设施在美国于1916年开始出现，到1927年全美已经有近10座生产性规模的活性污泥污水处理厂。

活性污泥技术的商业化

不到10年，活性污泥工艺在很多小型污水处理厂得到了应用，最初几年的快速发展似乎预示着活性污泥工艺会很快成为主导技术，但事实上推广过程并没有那么一帆风顺，活性污泥工艺在随后的几十年内并没有得到普及。

在英国，西米德兰兹郡的琼斯•阿特伍德公司知道活性污泥工艺后，立刻对专利化显示出巨大的兴趣，因为他们能生产合适的曝气设备。福勒最初反对将活性污泥专利化，但随着商业价值日渐明显，他最后还是允许琼斯•阿特伍德公司将这个工艺取得专利，回报则是以股份形式的1000英镑，但曼彻斯特河流委员会向议会申请投福勒不信任票，因为他们认为福勒接受了两次的报酬，一次是琼斯•阿特伍德公司给他的，一次是河流委员会给他的费用，但投票以微弱劣势败北。河流委员会尽管对福勒的行为甚为不满，但也没办法，因为福勒只是该委员会的顾问，并不是雇员，不受他们的控制。在陷入专利之争后的不久，1915年福勒离开英国去了印度理工学院执教，在那里继续做氮循环和污泥农用方面的工作。

英国当时这些新建的活性污泥污水处理厂绝大部分是由琼斯•阿特伍德公司完成的，他们成功的一部分原因归因于他们新的合同形式，自己承担工程风险，当它展现出优良的出水水质时，客户就接管了工程。这种方式在1916年建设规模3400立方米/ 日的伍斯特污水处理厂时就很有效，该厂的活性污泥工艺最初是序批式，后来改为连续式。

为了占领市场，琼斯•阿特伍德采用了与美国电话电报公司、通用电气公司类似的手段：用专利技术来控制市场。由于已经从福勒那里购买了活性污泥工艺的专利，琼斯•阿特伍德试图也从其他研究者手里购买活性污泥工艺的各种变型。由于早期活性污泥处理厂的曝气器运行没多久就会被堵塞，于是谢菲尔德污水处理厂的经理约翰•哈沃斯尝试用机械搅拌的方法来曝气，而不是用传统的曝气器，哈沃斯的灵感来源于河流在自然界的奔腾。他在混凝土渠道中安装了机械曝气装置，这种装置是在水平轴上安装上旋转浆片对污泥进行曝气，结果发现机械曝气与鼓风曝气处理效果差不多。考虑到各地的市政当局可能会采用这种技术而规避活性污泥专利问题，琼斯•阿特伍德公司的总工程师库姆斯花了大量时间去说服哈沃斯，希望他也像福勒那样和他们公司做一笔交易，哈沃斯最后还是拒绝了，他说：“我不是为自己而工作，而是为了谢菲尔德市以及整个污水处理的事业”。在第一次世界大战期间，很多工程师都怀有一种爱国的情怀。这种曝气方式在1924~1925年也称为谢菲尔德曝气系统，英国斯托克波特市污水处理厂目前还在使用该技术，这也可能是世界上最为古老、仍然在运行的活性污泥污水处理厂。

1919年，琼斯•阿特伍德公司将所有与活性污泥工艺有关的工程都转到了一家新的公司，这家公司名叫活性污泥有限公司，总部在威斯敏斯特。这家公司以喜欢诉讼而闻名，在20年代末期，芝加哥遭到了活性污泥公司的起诉，另外密尔沃基、克利夫兰、印第安纳波利斯和其他几个小城市也受到了接踵而来的起诉。这些法律纠纷持续了好几年。1933年，地方法官裁定密尔沃基侵犯了活性污泥公司的专利，随后密尔沃基进行了上诉，但高级法院在1934年10月驳回了上诉。几个运行的污水处理厂立刻关闭工厂以避免罚金。其他的一些处理厂选择继续采用活性污泥工艺，但需要交纳人均25美分的使用费。卡佩在1938年的一份报道中提到了203座污水处理厂，有150座得到了活性污泥公司的许可。对于大型的市政建设计划，要么简单地选择滴滤池这样的替代技术，或者等待专利过期，华盛顿特区就是如此。密尔沃基和芝加哥显然受到了最大的损失，每个地区的罚金将近100万美元。在密尔沃基，这些罚金通过卖污泥肥料得以弥补，1934年肥料的收入约300万美元。芝加哥当局则是希望通过厅外和解的方式解决，而不是支付罚金和打几年官司，这桩诉讼案最后以9万美元的补偿金解决。

诉讼的成功意味着原本想采用活性污泥工艺的城市只好选择生物滤池，而不是支付昂贵的专利费。因此，活性污泥工艺在这个时期的应用普及受到重创、停滞不前，直到在40年代后期专利过期之后才缓过生机。

活性污泥工艺统治地位的形成

在二次世界大战前，活性污泥工艺就已经传播到了欧洲和美洲大陆以外的地区。当时，在印度的班加罗尔、澳大利亚的阿德莱德、南非的约翰内斯堡、中国的上海已经可以见到活性污泥工艺了。在第二次世界大战后，随着美国污水处理厂的建设达到了高峰，活性污泥工艺迅速成为全球污水处理的统治技术，这种统治地位一直持续至今，在这100年中，活性污泥工艺在脱氮除磷、污泥沉降性能方面获得了巨大的进步，但BOD去除的性能在100年内几乎没有变化，从最初开创时就效果良好，今天依然如此。如果不是由于英国专利问题的阻碍，从生物滤池向活性污泥工艺的转变会更快。

今天，活性污泥工艺经历了百年的历史和实践经验，其成熟、可靠、卓越的技术特点早已为世所公认。在这一百年中，很多技术有的昙花一现，便销声匿迹，有的时过境迁，已成昨日黄花，只有活性污泥超越了时空，至今仍保持着强盛的生命力。

原标题：活性污泥法背后的故事-从试验室到生产规模的发展

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