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俞漢青教授:厭氧處理技術(shù)的困境和出路

是實(shí)現(xiàn)有機(jī)物能源化和生物強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新研究的重點(diǎn)。在2020(第二屆)中國(guó)城市水環(huán)境與水生態(tài)發(fā)展大會(huì)上,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞漢青教授作了《厭氧處理技術(shù):困境和出路》的報(bào)告,系統(tǒng)介紹了厭氧處理的發(fā)展歷史,實(shí)用性厭氧技術(shù)的進(jìn)展及近年來(lái)在厭氧領(lǐng)域的研究探索,并分享了他對(duì)厭氧處理技術(shù)未來(lái)研究方向的一些思考。

 

 

厭氧處理發(fā)展簡(jiǎn)史

 

美國(guó)斯坦福大學(xué)perry l.mccarty教授于1985年在廣州第四屆國(guó)際厭氧消化大會(huì)作了“厭氧處理一百年”的報(bào)告,系統(tǒng)回顧了厭氧處理的發(fā)展歷史:1880年~1950年間開(kāi)發(fā)的第一代厭氧反應(yīng)工藝(傳統(tǒng)化糞池和厭氧污泥接觸工藝),水力停留時(shí)間長(zhǎng)(14天),效率低;1969年mccarty教授的學(xué)生james young發(fā)明了厭氧濾池,實(shí)現(xiàn)了固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的分離,水力停留時(shí)間縮短至8小時(shí),實(shí)現(xiàn)了廢水的常溫厭氧處理;之后m.p.bryant教授提出了厭氧處理的“水解酸化、發(fā)酵產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷”三階段理論,至此奠定了現(xiàn)代厭氧處理的技術(shù)和理論基礎(chǔ)。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)gatze lettinga教授在厭氧濾池基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),發(fā)明了第二代厭氧反應(yīng)器-uasb上向流厭氧污泥床反應(yīng)器,處理效率更高,運(yùn)行更穩(wěn)定,之后他又發(fā)明了流化狀態(tài)的反應(yīng)器,即egsb厭氧顆粒污泥床反應(yīng)器,并與荷蘭帕克公司(paques)合作開(kāi)發(fā)了ic內(nèi)循環(huán)厭氧污泥床反應(yīng)器,這些被稱(chēng)為第三代厭氧生物反應(yīng)器。上世紀(jì)80年代末90年代初是整個(gè)厭氧處理技術(shù)研發(fā)和運(yùn)用的巔峰時(shí)代。

 

 

 

實(shí)用性厭氧技術(shù)的發(fā)展

 

俞漢青教授介紹了相關(guān)實(shí)用性厭氧技術(shù)及其進(jìn)展,主要包括:

 

厭氧生物脫硫:paques公司和lettinga教授合作開(kāi)發(fā)了sulfateq工藝,將硫酸鹽還原成為s0,實(shí)現(xiàn)硫回收;開(kāi)發(fā)了thioteq metal工藝,將重金屬以硫化物的形式沉淀回收。

 

零價(jià)鐵促進(jìn)厭氧廢水處理技術(shù):零價(jià)鐵或銹蝕鐵屑的加入顯著提高厭氧反應(yīng)器的處理效率,大連理工大學(xué)張耀斌教授、全燮教授已將這種技術(shù)應(yīng)用于制藥廢水、化工廢水和污泥處理工程。

 

厭氧處理系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)回收集成技術(shù):中科院城市環(huán)境研究所趙全保博士等人的專(zhuān)利技術(shù),即利用空氣、廢熱、可再生電和硫酸,生產(chǎn)a級(jí)粗纖維、硫酸銨肥料和富磷有機(jī)肥,并在養(yǎng)雞場(chǎng)、養(yǎng)牛場(chǎng)等開(kāi)展了技術(shù)示范。

 

厭氧處理反應(yīng)器診斷和預(yù)警技術(shù):針對(duì)厭氧反應(yīng)器運(yùn)行不穩(wěn)定的問(wèn)題,俞漢青教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、新型評(píng)估指標(biāo)及智能診斷軟件,構(gòu)建了厭氧處理反應(yīng)器診斷和預(yù)警系統(tǒng),建立了厭氧反應(yīng)器預(yù)警示范工程。

 

無(wú)需三相分離器的新一代高速厭氧反應(yīng)器技術(shù):俞教授最后介紹了paques公司的biopaq?icx產(chǎn)品,通過(guò)創(chuàng)新性一級(jí)氣水分離、二級(jí)泥水分離設(shè)計(jì),進(jìn)一步提升了反應(yīng)器的單位體積負(fù)荷率,提高了生物質(zhì)的截留效率。

 

 

 

近年來(lái)在厭氧領(lǐng)域的研究探索

 

俞教授介紹了近年來(lái)在厭氧領(lǐng)域的研究探索,主要包括:當(dāng)前熱門(mén)的微生物種間直接電子傳遞(diet)研究、俞教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)展的轉(zhuǎn)化纖維素類(lèi)廢物的人工瘤胃仿生系統(tǒng)研究、厭氧發(fā)酵產(chǎn)品的高值化(生產(chǎn)中鏈脂肪酸、聚羥酸丁酸酯pha/phb)研究、微生物燃料電池(mfc)研究及厭氧膜生物反應(yīng)器(anmbr)研究,并簡(jiǎn)要點(diǎn)評(píng)了上述研究的發(fā)展瓶頸或前景。

 

厭氧處理技術(shù)的出路

 

針對(duì)厭氧處理技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向,俞漢青教授認(rèn)為,應(yīng)深入推進(jìn)基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)及代謝組學(xué)等多維組學(xué)技術(shù)在厭氧處理系統(tǒng)中的應(yīng)用;借助合成生物學(xué)的發(fā)展,從“自上而下解耦微生物”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白韵露现貥?gòu)微生物組”;推進(jìn)基因編輯技術(shù)的環(huán)境應(yīng)用,并介紹了團(tuán)隊(duì)利用基因編輯的方法重塑希瓦氏菌的胞外電子傳遞路徑、提高了污染物降解能力的研究結(jié)果;以及新近發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌厭氧合成乙烯和甲烷的新途徑,提示未來(lái)可聚焦于生物產(chǎn)乙烯等。

 

 

 

最后,俞教授分享了他對(duì)厭氧技術(shù)未來(lái)研究方向的建議,包括傳統(tǒng)厭氧技術(shù)(如厭氧酸化、兩相厭氧)的再探索、城市污水/生活污水厭氧處理技術(shù)、微生物組學(xué)的應(yīng)用、合成生物學(xué)新方法和基因編輯新技術(shù)的應(yīng)用以及厭氧處理功能的拓展。

 

來(lái)源:北極星水處理網(wǎng)

  更多精彩資訊,可關(guān)注北京國(guó)際水處理展覽會(huì)(簡(jiǎn)稱(chēng):北京水展)。北京水展是華北地區(qū)超大規(guī)模的水處理商貿(mào)交流平臺(tái)。坐擁2.2萬(wàn)平米展示面積的北京水展由凈水、環(huán)保水處理、膜與水處理、水環(huán)境綜合治理、泵管閥、儀器儀表、空氣凈化及新風(fēng)7大主題展區(qū)組成,2025年預(yù)計(jì)將匯聚600多參展企業(yè)和超過(guò)1.5萬(wàn)件展品,更吸引逾2萬(wàn)多名專(zhuān)業(yè)觀(guān)眾。

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