1914年6月28日，奧匈帝國(guó)皇位繼承人斐迪南大公在薩拉熱窩遇刺身亡，導(dǎo)致第一次世界大戰(zhàn)在7月28日爆發(fā)，在這之后的四年內(nèi)，曼徹斯特兵團(tuán)的一萬(wàn)三千名士兵喪生西線戰(zhàn)場(chǎng)，其中曼福特就是死于戰(zhàn)傷。偉大的活性污泥就是誕生在這樣一個(gè)時(shí)局動(dòng)蕩的年代，但是戰(zhàn)爭(zhēng)并沒(méi)有阻礙活性污泥工藝的發(fā)展，阿登和洛克特在1914年4月發(fā)表的文章點(diǎn)燃了這一領(lǐng)域的爆發(fā)式研究，僅在1915年，世界上就有12個(gè)城市開(kāi)始研究活性污泥。
在首篇文章發(fā)表之后，阿登和洛克特在1914年和1915年又發(fā)表了兩篇文章，這兩篇文章涉及到了一系列更為實(shí)際的問(wèn)題，包括連續(xù)式和序批式的性能、剩余污泥的危害、曝氣器的類(lèi)型、曝氣的強(qiáng)度。活性污泥工藝穩(wěn)定可靠的出水水質(zhì)令各地的市政當(dāng)局又驚又喜，他們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)污水處理缺乏高效的方法，活性污泥工藝卓越的性能無(wú)疑具有巨大的吸引力。
為了研究新的曝氣方法，在雜貨商會(huì)資金的支持下， 洛克特將威辛頓一座污水處理廠的一個(gè)池子進(jìn)行了改造，使其處理能力達(dá)到了該廠規(guī)模的10%，每天可以處理1136立方米的污水，采用連續(xù)流的方式，運(yùn)行很成功。之后第二座這樣的池子在戴維漢姆于1921年初期建成，每天可以處理4546立方米的污水。緊接著，幾座生產(chǎn)性規(guī)模的污水處理廠也在英國(guó)開(kāi)始投入運(yùn)行。德國(guó)人殷霍夫在1924年做了一些活性污泥試驗(yàn)，德國(guó)的第一座活性污泥污水處理廠于1926年在埃森建成。
在美國(guó)，活性污泥工藝的發(fā)展速度也同樣驚人，愛(ài)德華•巴托是伊利諾伊大學(xué)的教授，他在1914年8月參觀了福勒在曼徹斯特的試驗(yàn)，隨后他就開(kāi)始自己沿著福勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)的技術(shù)路線進(jìn)行小試和中試研究。在幾個(gè)月之后，其他很多美國(guó)研究者也開(kāi)始類(lèi)似的研究，包括哈蒙德、亨德里克、赫德、莫爾曼等人。生產(chǎn)性規(guī)模的處理設(shè)施在美國(guó)于1916年開(kāi)始出現(xiàn)，到1927年全美已經(jīng)有近10座生產(chǎn)性規(guī)模的活性污泥污水處理廠。
活性污泥技術(shù)的商業(yè)化
不到10年，活性污泥工藝在很多小型污水處理廠得到了應(yīng)用，最初幾年的快速發(fā)展似乎預(yù)示著活性污泥工藝會(huì)很快成為主導(dǎo)技術(shù)，但事實(shí)上推廣過(guò)程并沒(méi)有那么一帆風(fēng)順，活性污泥工藝在隨后的幾十年內(nèi)并沒(méi)有得到普及。
在英國(guó)，西米德蘭茲郡的瓊斯•阿特伍德公司知道活性污泥工藝后，立刻對(duì)專(zhuān)利化顯示出巨大的興趣，因?yàn)樗麄兡苌a(chǎn)合適的曝氣設(shè)備。福勒最初反對(duì)將活性污泥專(zhuān)利化，但隨著商業(yè)價(jià)值日漸明顯，他最后還是允許瓊斯•阿特伍德公司將這個(gè)工藝取得專(zhuān)利，回報(bào)則是以股份形式的1000英鎊，但曼徹斯特河流委員會(huì)向議會(huì)申請(qǐng)投福勒不信任票，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為福勒接受了兩次的報(bào)酬，一次是瓊斯•阿特伍德公司給他的，一次是河流委員會(huì)給他的費(fèi)用，但投票以微弱劣勢(shì)敗北。河流委員會(huì)盡管對(duì)福勒的行為甚為不滿(mǎn)，但也沒(méi)辦法，因?yàn)楦＠罩皇窃撐瘑T會(huì)的顧問(wèn)，并不是雇員，不受他們的控制。在陷入專(zhuān)利之爭(zhēng)后的不久，1915年福勒離開(kāi)英國(guó)去了印度理工學(xué)院執(zhí)教，在那里繼續(xù)做氮循環(huán)和污泥農(nóng)用方面的工作。
英國(guó)當(dāng)時(shí)這些新建的活性污泥污水處理廠絕大部分是由瓊斯•阿特伍德公司完成的，他們成功的一部分原因歸因于他們新的合同形式，自己承擔(dān)工程風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)它展現(xiàn)出優(yōu)良的出水水質(zhì)時(shí)，客戶(hù)就接管了工程。這種方式在1916年建設(shè)規(guī)模3400立方米/ 日的伍斯特污水處理廠時(shí)就很有效，該廠的活性污泥工藝最初是序批式，后來(lái)改為連續(xù)式。
為了占領(lǐng)市場(chǎng)，瓊斯•阿特伍德采用了與美國(guó)電話電報(bào)公司、通用電氣公司類(lèi)似的手段：用專(zhuān)利技術(shù)來(lái)控制市場(chǎng)。由于已經(jīng)從福勒那里購(gòu)買(mǎi)了活性污泥工藝的專(zhuān)利，瓊斯•阿特伍德試圖也從其他研究者手里購(gòu)買(mǎi)活性污泥工藝的各種變型。由于早期活性污泥處理廠的曝氣器運(yùn)行沒(méi)多久就會(huì)被堵塞，于是謝菲爾德污水處理廠的經(jīng)理約翰•哈沃斯嘗試用機(jī)械攪拌的方法來(lái)曝氣，而不是用傳統(tǒng)的曝氣器，哈沃斯的靈感來(lái)源于河流在自然界的奔騰。他在混凝土渠道中安裝了機(jī)械曝氣裝置，這種裝置是在水平軸上安裝上旋轉(zhuǎn)漿片對(duì)污泥進(jìn)行曝氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)機(jī)械曝氣與鼓風(fēng)曝氣處理效果差不多�？紤]到各地的市政當(dāng)局可能會(huì)采用這種技術(shù)而規(guī)避活性污泥專(zhuān)利問(wèn)題，瓊斯•阿特伍德公司的總工程師庫(kù)姆斯花了大量時(shí)間去說(shuō)服哈沃斯，希望他也像福勒那樣和他們公司做一筆交易，哈沃斯最后還是拒絕了，他說(shuō)：“我不是為自己而工作，而是為了謝菲爾德市以及整個(gè)污水處理的事業(yè)”。在第一次世界大戰(zhàn)期間，很多工程師都懷有一種愛(ài)國(guó)的情懷。 這種曝氣方式在1924~1925年也稱(chēng)為謝菲爾德曝氣系統(tǒng)，英國(guó)斯托克波特市污水處理廠目前還在使用該技術(shù)，這也可能是世界上最為古老、仍然在運(yùn)行的活性污泥污水處理廠。
1919年，瓊斯•阿特伍德公司將所有與活性污泥工藝有關(guān)的工程都轉(zhuǎn)到了一家新的公司，這家公司名叫活性污泥有限公司，總部在威斯敏斯特。這家公司以喜歡訴訟而聞名，在20年代末期，芝加哥遭到了活性污泥公司的起訴，另外密爾沃基、克利夫蘭、印第安納波利斯和其他幾個(gè)小城市也受到了接踵而來(lái)的起訴。這些法律糾紛持續(xù)了好幾年。1933年，地方法官裁定密爾沃基侵犯了活性污泥公司的專(zhuān)利，隨后密爾沃基進(jìn)行了上訴，但高級(jí)法院在1934年10月駁回了上訴。幾個(gè)運(yùn)行的污水處理廠立刻關(guān)閉工廠以避免罰金。其他的一些處理廠選擇繼續(xù)采用活性污泥工藝，但需要交納人均25美分的使用費(fèi)�？ㄅ逶�1938年的一份報(bào)道中提到了203座污水處理廠，有150座得到了活性污泥公司的許可。對(duì)于大型的市政建設(shè)計(jì)劃，要么簡(jiǎn)單地選擇滴濾池這樣的替代技術(shù)，或者等待專(zhuān)利過(guò)期，華盛頓特區(qū)就是如此。密爾沃基和芝加哥顯然受到了最大的損失，每個(gè)地區(qū)的罰金將近100萬(wàn)美元。在密爾沃基，這些罰金通過(guò)賣(mài)污泥肥料得以彌補(bǔ)，1934年肥料的收入約300萬(wàn)美元。芝加哥當(dāng)局則是希望通過(guò)廳外和解的方式解決，而不是支付罰金和打幾年官司，這樁訴訟案最后以9萬(wàn)美元的補(bǔ)償金解決。
訴訟的成功意味著原本想采用活性污泥工藝的城市只好選擇生物濾池，而不是支付昂貴的專(zhuān)利費(fèi)。因此，活性污泥工藝在這個(gè)時(shí)期的應(yīng)用普及受到重創(chuàng)、停滯不前，直到在40年代后期專(zhuān)利過(guò)期之后才緩過(guò)生機(jī)。
活性污泥工藝統(tǒng)治地位的形成
在二次世界大戰(zhàn)前，活性污泥工藝就已經(jīng)傳播到了歐洲和美洲大陸以外的地區(qū)。當(dāng)時(shí)，在印度的班加羅爾、澳大利亞的阿德萊德、南非的約翰內(nèi)斯堡、中國(guó)的上海已經(jīng)可以見(jiàn)到活性污泥工藝了。在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著美國(guó)污水處理廠的建設(shè)達(dá)到了高峰，活性污泥工藝迅速成為全球污水處理的統(tǒng)治技術(shù)，這種統(tǒng)治地位一直持續(xù)至今，在這100年中，活性污泥工藝在脫氮除磷、污泥沉降性能方面獲得了巨大的進(jìn)步，但BOD去除的性能在100年內(nèi)幾乎沒(méi)有變化，從最初開(kāi)創(chuàng)時(shí)就效果良好，今天依然如此。如果不是由于英國(guó)專(zhuān)利問(wèn)題的阻礙，從生物濾池向活性污泥工藝的轉(zhuǎn)變會(huì)更快。
今天，活性污泥工藝經(jīng)歷了百年的歷史和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其成熟、可靠、卓越的技術(shù)特點(diǎn)早已為世所公認(rèn)。在這一百年中，很多技術(shù)有的曇花一現(xiàn)，便銷(xiāo)聲匿跡，有的時(shí)過(guò)境遷，已成昨日黃花，只有活性污泥超越了時(shí)空，至今仍保持著強(qiáng)盛的生命力。
原標(biāo)題:活性污泥法背后的故事-從試驗(yàn)室到生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展
