厌氧处理发展简史

1985年，斯坦福大学Perry L.McCarty教授在广州第四届国际厌氧消化会议上作了题为《厌氧处理一百年》的报告，系统地回顾了厌氧处理的发展历史：1880～1950年间发展起来的第一代厌氧反应工艺（传统化粪池和厌氧污泥接触工艺），水力停留时间长（14天），效率低；1969年，McCarty教授的学生James Young发明了厌氧滤池，实现了固体停留时间与水力停留时间的分离，将水力停留时间缩短为8小时，实现了废水的常温厌氧处理；随后，MP Bryant教授提出了厌氧处理的“水解酸化、发酵产酸、产甲烷”三阶段理论，为现代厌氧处理奠定了技术和理论基础。 荷兰瓦赫宁根大学Gatze Lettinga教授对厌氧滤池进行了改进，发明了第二代厌氧反应器——UASB上流式厌氧污泥床反应器，该反应器处理效率更高，运行更稳定。随后又发明了流化床反应器——EGSB厌氧颗粒污泥床反应器，并与荷兰PAQUES公司合作开发了IC内循环厌氧污泥床反应器，这些被称为第三代厌氧生物反应器。20世纪80年代末90年代初是整个厌氧处理技术发展和应用的高峰时期。

实用厌氧技术开发

余汉清教授介绍了相关实用厌氧技术及其进展，主要包括：

厌氧生物脱硫：PAQUES与Lettinga教授联合开发了SULFATEQ工艺，将硫酸盐还原为SO，实现硫的回收；并开发了THIOTEQ Metal工艺，将重金属以硫化物的形式沉淀回收。

零价铁促进厌氧废水处理技术：零价铁或生锈铁屑的投加，显著提高厌氧反应器的处理效率。大连理工大学张耀斌教授、谢权教授等已将该技术应用于制药废水、化工废水及污泥处理工程。

厌氧处理系统养分回收一体化技术：由中国科学院城市环境研究所赵全宝博士等研发的利用空气、余热、可再生电和硫酸生产A级粗纤维、硫酸铵肥和富磷有机肥的专利技术，并在养鸡场、牛场等开展技术示范。

厌氧处理反应器诊断预警技术：针对厌氧反应器运行不稳定的问题，余汉清教授团队开发了在线监测系统、新的评价指标及智能诊断软件，搭建了厌氧处理反应器诊断预警系统，建立了厌氧反应器预警示范项目。

新一代无需三相分离器的高速厌氧反应器技术：余教授最后介绍了PAQUES公司的BIOPAQ®ICX产品，该产品通过创新的一次气水分离和二次泥水分离设计，进一步提高了反应器单位容积负荷率和生物质保留效率。

厌氧领域的研究与探索

余教授介绍了近年来在厌氧领域的研究与探索，主要包括：当前热门的微生物种间直接电子转移（DIET）研究、余教授团队开展的转化纤维素废弃物的人工瘤胃仿生系统研究、厌氧发酵产物高附加值研究（生产中链脂肪酸、聚羟基丁酸PHA/PHB）、微生物燃料电池（MFC）研究以及厌氧膜生物反应器（AnMBR）研究，并简评了上述研究的发展瓶颈或前景。

厌氧处理技术的出路

对于厌氧处理技术未来的发展方向，余汉清教授认为，应进一步推动基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多维组学技术在厌氧处理体系中的应用；随着合成生物学的发展，由“自上而下解耦微生物”向“自下而上重构微生物组”转变；推动基因编辑技术的环境应用，介绍了团队利用基因编辑方法重塑希瓦氏菌胞外电子传递途径、提高其降解污染物能力的研究成果；以及近期发现的细菌厌氧合成乙烯和甲烷的新途径，提示未来可以重点开展生物生产乙烯等方面的研究等。

最后，余教授分享了对厌氧技术未来研究方向的建议，包括对传统厌氧技术的重新探索（如厌氧酸化、两相厌氧处理等）、城镇污水/生活污水的厌氧处理技术、微生物组学的应用、新型合成生物学方法和新型基因编辑技术的应用、拓展厌氧处理功能等。