國(guó)際上厭氧技術(shù)的發(fā)明早期為美國(guó)McCarty的厭氧接觸氧化技術(shù)與歐洲的厭氧流化床技術(shù)。中國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)國(guó)家，很早就有用厭氧技術(shù)。但為了解決水環(huán)境問題而應(yīng)用厭氧技術(shù)大概是在二十世紀(jì)70年代后期與80年代中期。關(guān)鍵點(diǎn)是在1976-1977年，荷蘭的Lettinga教授發(fā)明了UASB，國(guó)內(nèi)的科研院校大概也在1982年前后開始在實(shí)驗(yàn)室做十幾升規(guī)模的厭氧技術(shù)研究。技術(shù)的應(yīng)用大概從1988、1989年開始，比如蘇州第二制藥廠，在上世紀(jì)80年代中后期就應(yīng)用了厭氧流化床，但不是很成功。此后，在酒精廠、制藥廠開始陸續(xù)出現(xiàn)厭氧反應(yīng)器、發(fā)酵罐。

談厭氧技術(shù)的歷程及現(xiàn)狀

1992年，Lettinga教授第一次來(lái)中國(guó)講學(xué)，當(dāng)時(shí)我們統(tǒng)計(jì)了下，愿意報(bào)出來(lái)的大概有53個(gè)項(xiàng)目、58個(gè)厭氧反應(yīng)器(有個(gè)統(tǒng)計(jì)名單)，Lettinga教授看到我們的應(yīng)用項(xiàng)目名單就笑了，說(shuō)我們的范圍太廣。高濃度有機(jī)廢水不一定是容易生物降解的，而厭氧技術(shù)主要是應(yīng)用在高濃度有機(jī)廢水中容易降解的廢水處理中。

中國(guó)當(dāng)時(shí)有個(gè)有意思的現(xiàn)象，就是自從Lettinga教授來(lái)中國(guó)講學(xué)后，中國(guó)人人都會(huì)厭氧了。1992年前后，我國(guó)應(yīng)用的厭氧反應(yīng)器大概有上百個(gè)(100-200個(gè))，總規(guī)模大概有1萬(wàn)立方米。

到1996-1997年，各大院校開展了厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用實(shí)踐，如清華大學(xué)、以及我們學(xué)校(蘇州科技大學(xué))，在啤酒、檸檬酸、酒精、造紙等行業(yè)開展了研究及工程實(shí)踐。到2012年，我國(guó)深度厭氧反應(yīng)器處理規(guī)模達(dá)到1億立方米，比1992年的1萬(wàn)方增長(zhǎng)了1萬(wàn)倍，發(fā)展速度可以說(shuō)很快。從世界范圍來(lái)看，目前全球約有2億立方米的厭氧反應(yīng)器，1億在中國(guó)，保有量達(dá)50%以上，我們應(yīng)該感到很自豪。

編外話

厭氧可以分為兩種，一種是深度厭氧，有沼氣產(chǎn)生的，一種是淺度厭氧，沒有沼氣產(chǎn)生。我認(rèn)為只要是不曝氣、有微生物、以降解COD為主的池子都可以叫厭氧反應(yīng)器。

總體來(lái)說(shuō)，1990年之前，我國(guó)對(duì)厭氧技術(shù)主要是研究和模仿。1990-1995年，由于留學(xué)生歸國(guó)及第一批大學(xué)生的成長(zhǎng)，各種院校對(duì)厭氧的研究有較快的增長(zhǎng)。

1995年之后，尤其是1998年之后，大學(xué)及研究院作為黃埔軍校，如清華大學(xué)、農(nóng)業(yè)部成都的沼氣所等，培育及分裂出了一大批環(huán)保公司，厭氧技術(shù)的環(huán)保公司層出不窮的涌現(xiàn)。這時(shí)也有國(guó)外的公司進(jìn)來(lái)，比如帕克、威立雅等，各站山頭。

目前很多公司都在做多元化的發(fā)展，比如帕克公司以厭氧為龍頭，但也做好氧。山東十方環(huán)保之前做厭氧，但現(xiàn)在轉(zhuǎn)型做能源了。以厭氧為主的環(huán)保公司還有天人環(huán)境，以及我們科特環(huán)保，但也都在多元化發(fā)展。

可以說(shuō)，1998年之后，厭氧反應(yīng)器設(shè)備總量每年約有20%-30%的增長(zhǎng)。到2013年，厭氧界的發(fā)展進(jìn)入了“新常態(tài)”，結(jié)束了快速發(fā)展期，由于局部產(chǎn)能過剩等原因厭氧反應(yīng)器的增幅也開始下降。

與國(guó)外對(duì)比看，在工業(yè)廢水領(lǐng)域目前我國(guó)的厭氧技術(shù)比美國(guó)好，但比荷蘭、德國(guó)使用的水平和層面低;在生活污水領(lǐng)域，我國(guó)的淺度厭氧技術(shù)應(yīng)用情況不亞于美國(guó)及歐洲，但整體要低于印度、巴西、哥倫比亞以及赤道附近的國(guó)家。

談厭氧技術(shù)的工程實(shí)踐

厭氧的工程實(shí)踐，最早清華大學(xué)做了一批，我們進(jìn)入得還比較晚。但我們一個(gè)一個(gè)行業(yè)地進(jìn)行攻破，現(xiàn)在比較適用厭氧技術(shù)的行業(yè)基本都做過了。

檸檬酸行業(yè)

上世紀(jì)90年代，檸檬酸是我國(guó)單化學(xué)物質(zhì)出口最大的行業(yè)，也是唯一一個(gè)出口率達(dá)70%的行業(yè)，但廢水達(dá)標(biāo)處理一直存在較大問題，被稱為“癌癥行業(yè)”。其實(shí)利用厭氧技術(shù)處理檸檬酸廢水有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是溫度比較穩(wěn)定;二是可以分流，比如高鹽廢水可以單獨(dú)排放;三是沒有固體，檸檬酸出水是一點(diǎn)固體也沒有。

厭氧技術(shù)處理檸檬酸廢水還有一個(gè)特點(diǎn)，就是如果做得好會(huì)很好，如果不好就是一點(diǎn)效果也沒有。

目前來(lái)看，檸檬酸行業(yè)是我國(guó)第一個(gè)大量產(chǎn)顆粒污泥的。

1999年，我們?cè)邳S山的檸檬酸行業(yè)會(huì)議上宣布“可以在投資不大，運(yùn)行費(fèi)用和產(chǎn)出基本相當(dāng)?shù)那疤嵯拢ヌ貏e敏感水源地，在任何地方建檸檬酸廠”，可以說(shuō)，厭氧技術(shù)的應(yīng)用挽救了檸檬酸行業(yè)。上世紀(jì)90年代中期，我們檸檬酸廢水處理市場(chǎng)規(guī)模第一。

編外話

厭氧屆有2大理論，一種是說(shuō)怕固體，一種說(shuō)是不怕固體。我不怕固體，我認(rèn)為只需要在合適的地方排放就可以。

啤酒行業(yè)

上世紀(jì)90年代早期，我國(guó)就開始在啤酒行業(yè)進(jìn)行厭氧技術(shù)的工程實(shí)踐，但做的不夠好。為什么?主要原因是早期啤酒廠不節(jié)水，出水水溫低、COD濃度也低。

如果用厭氧技術(shù)，企業(yè)需要加蒸汽保溫，不經(jīng)濟(jì)，不如做好氧(1kg COD耗電大約0.3-0.5度)。同時(shí)，在1000-3000mg/LCOD中等濃度負(fù)荷下，好氧技術(shù)可以取代厭氧，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。況且厭氧特別難伺候，濃度越高越容易達(dá)標(biāo)，中等濃度反而不容易達(dá)標(biāo)，因此早期厭氧技術(shù)在啤酒行業(yè)應(yīng)用并不是特別成功。

到90年代中后期，隨著我們的呼吁及清潔生產(chǎn)的推進(jìn)，啤酒行業(yè)發(fā)生了一個(gè)重大改變——節(jié)水。節(jié)水后啤酒廠出水COD濃度可以達(dá)到5000mg/L左右甚至更高，同時(shí)水溫也可以了，只需要冬天偶爾加熱，夏天偶爾降溫即可，但沼氣產(chǎn)出更多，熱量產(chǎn)出和投放基本平衡，并略有盈余。厭氧技術(shù)處理啤酒廢水雖然我們不怕固體的進(jìn)入，但需要注意一點(diǎn)，就是堿需要單獨(dú)收集，不能進(jìn)入處理段。

雖然啤酒行業(yè)我們進(jìn)入的晚，但我們做的更有信心。1998-2003年，我們啤酒的處理規(guī)模約100萬(wàn)噸。整體來(lái)看，目前啤酒行業(yè)80%以上以厭氧為主，60%以上的污染物由深度厭氧處理技術(shù)去除。

酒精行業(yè)

1979-1986年，北京輕工院、成都所、上海輕工院的一批專家利用厭氧技術(shù)做了一批酒精廢水的處理。我們也做了一些經(jīng)典工藝，當(dāng)年國(guó)內(nèi)酒精的年產(chǎn)量大概600多萬(wàn)噸，我們做到200多萬(wàn)噸。

編外話

什么叫做好的厭氧技術(shù)?我認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)是“兩低兩高一穩(wěn)定”——投資低、運(yùn)行費(fèi)用低、污染物去除率高、沼氣產(chǎn)率高、運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)不產(chǎn)生更多的污染問題。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介-某白酒污水處理工程

廢水特點(diǎn)：白酒廢水，廢水有機(jī)物濃度高、可生化性高。進(jìn)水 COD 濃度45000mg-48000mg/L。設(shè)計(jì)進(jìn)水量1000-3000 m³。

工程規(guī)模: 10座Φ10*16.5m厭氧塔。

造紙行業(yè)

1995年的時(shí)候我們也做了造紙廢水處理，但因?yàn)闈舛鹊?span lang="EN-US">(COD濃度約1000mg/L)，水溫低我們放棄了。我個(gè)人認(rèn)為造紙行業(yè)貢獻(xiàn)最大的是帕克環(huán)保，他們?cè)谥槿堑貐^(qū)做了較多的工程實(shí)踐。厭氧技術(shù)在造紙廢水行業(yè)也遇到了一些問題：首先是容易結(jié)石，由于厭氧塔的結(jié)構(gòu)及材料問題，塔內(nèi)特別容易結(jié)碳酸鈣，類似鐘乳石;其次，厭氧塔的價(jià)格貴，做得小，穩(wěn)定性差;最后是水溫問題，但水溫問題基本上能解決，如在長(zhǎng)三角地區(qū)，夏天大概需要30天降溫，冬天需要短時(shí)間加溫(如果車間改造的好基本上不需要加溫)，珠三角地區(qū)基本上是以降溫為主，加溫為輔。

對(duì)于厭氧塔結(jié)石的問題，我們大概用5年的時(shí)間解決了這個(gè)問題。2000年以后，造紙行業(yè)一噸紙產(chǎn)廢水量由90年代的40m³降到了20 m³，現(xiàn)在大概只有5 m³。以前很多的好氧處理工藝在旁邊加了厭氧塔，整體來(lái)看，造紙行業(yè)大約50%以上采用了厭氧處理技術(shù)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介-某紙業(yè)廢水處理工程

廢水特點(diǎn)：

造紙廢水，有機(jī)物濃度高，懸浮物含量高，進(jìn)水 COD 濃度5000mg-10000mg/L。設(shè)計(jì)進(jìn)水量2000 m³/d。

工程規(guī)模: 2座10*22.5m高效厭氧塔

投入產(chǎn)出：日產(chǎn)出沼氣4000 m³左右

玉米淀粉行業(yè)

國(guó)內(nèi)外進(jìn)入市場(chǎng)可直接食用的淀粉及淀粉糖90%以上是玉米淀粉，除此以外還有紅薯淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉等。玉米淀粉廢水做得最早的山東十方。1999年前后，十方在山東諸城一帶做了10多個(gè)項(xiàng)目。

但當(dāng)時(shí)也遇到了一些問題，第一個(gè)問題是含有亞硫酸的浸泡水(玉米軟化水)進(jìn)入了污水處理系統(tǒng);第二個(gè)問題是產(chǎn)生了大量的鳥糞石(磷酸銨鎂)，系統(tǒng)運(yùn)行得好的確會(huì)產(chǎn)生大量的鳥糞石，但可以通過不停地酸化酸敗使鳥糞石溶解，我們大概用4、5年的時(shí)間解決了這個(gè)問題。

玉米淀粉廢水遇到的問題首先也是溫度問題。 原來(lái)一噸淀粉用30~50噸水，現(xiàn)在一噸淀粉僅用1-2噸廢水，節(jié)水的效果使廢水溫度變高，同時(shí)廢水中COD濃度也變高了，COD濃度由2000~3000mg/L變?yōu)?span lang="EN-US">15000~20000mg/L，溫度和濃度的變化更利于厭氧技術(shù)的運(yùn)行和管理，好氧就沒有了競(jìng)爭(zhēng)力。

近幾年，國(guó)內(nèi)厭氧技術(shù)在玉米淀粉廢水行業(yè)的應(yīng)用達(dá)到60%~70%，將來(lái)可能還會(huì)有所提高，但這個(gè)行業(yè)目前基本是飽和的，大部分都是在做改造。我們目前主要是在做國(guó)外的項(xiàng)目，比如巴西、泰國(guó)、非洲、巴基斯坦等。

編外話

國(guó)內(nèi)厭氧技術(shù)應(yīng)用不成功的共性問題是溫度問題。1997年，我們第一次在檸檬酸行業(yè)提出來(lái)在國(guó)內(nèi)做控溫厭氧。

其他行業(yè)

還有一些特殊行業(yè)，如制藥廢水。從行業(yè)的發(fā)展看，制藥廢水比較特殊，它要建立在小試、中試基礎(chǔ)上，然后借鑒于其他行業(yè)的厭氧技術(shù)。但厭氧技術(shù)差距不大，可能就在材料及前面的預(yù)處理上有所區(qū)別。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介-某醫(yī)藥廢水處理工程

廢水特點(diǎn)：醫(yī)藥廢水，有機(jī)物含量比較復(fù)雜難降解，進(jìn)水 COD 濃度 3000mg/L 左右。

工程規(guī)模: 設(shè)計(jì)處理水量500 m³/d。新增 Φ9*18m的高效厭氧反應(yīng)器，Φ7*10m 污泥選擇器，改造UASB、好氧池、二沉池等。

談厭氧技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)

上世紀(jì)90年代中期以后，國(guó)內(nèi)的厭氧技術(shù)應(yīng)用發(fā)展很快，一個(gè)個(gè)的行業(yè)進(jìn)行突破，應(yīng)用面迅速擴(kuò)展，從業(yè)人數(shù)也有所增加，但如果單從技術(shù)角度講，厭氧技術(shù)并沒有進(jìn)步而且還有些后退。比如去除負(fù)荷，厭氧技術(shù)可以做到90%的去除率，但現(xiàn)在基本都是70%-85%，在這個(gè)前提下，其單位體積的去除負(fù)荷不但沒有增加反而非常快速地下滑。

因?yàn)榇蠹易非蟮牟皇羌夹g(shù)水平，而是擴(kuò)展面。目前，只有帕克公司還在堅(jiān)守高負(fù)荷，但高負(fù)荷導(dǎo)致投資成本更高，很多客戶會(huì)不認(rèn)。

同時(shí)，厭氧技術(shù)的管理水平、自動(dòng)化水平、工藝技術(shù)水準(zhǔn)也在下降，主要原因是市場(chǎng)需求。“大家都在做，如果變得‘小眾化’，技術(shù)就會(huì)被淘汰掉，只有大眾化，在大家都呼吁厭氧的時(shí)候，厭氧才好做，但好做時(shí)大家就一起做，技術(shù)水平參差不齊，這樣技術(shù)平均值就下降了。”

未來(lái)，我認(rèn)為厭氧技術(shù)還需要一次革命，就是低溫厭氧技術(shù)的攻破。 菌種是溫度問題，如果克服不了，厭氧技術(shù)不會(huì)有更大的進(jìn)步了。但現(xiàn)在人的性格比較“糙”，低溫厭氧需要更加有耐性、更加穩(wěn)定，而我們的服務(wù)對(duì)象及管理人員都不穩(wěn)定——中國(guó)小孩得病了，恨不得今天開刀，明天就去當(dāng)兵，這就是中國(guó)的態(tài)度，不講科學(xué)道理，這些導(dǎo)致我們最終可能還是會(huì)放棄厭氧技術(shù)的革新。

誰(shuí)追求進(jìn)步誰(shuí)就會(huì)后悔——甲方不允許、環(huán)保局不允許、社會(huì)不允許，這就是我國(guó)的國(guó)情。沒有技術(shù)進(jìn)步，將來(lái)應(yīng)該會(huì)有一大批厭氧環(huán)保企業(yè)倒下去。對(duì)于厭氧技術(shù)，我們還有另外一個(gè)需求，就是微生物的預(yù)警技術(shù)，通過微生物的先期反應(yīng)能提前12-24小時(shí)知道厭氧可能會(huì)出現(xiàn)什么問題，希望有人來(lái)做這方面的研究。

編外話

低溫厭氧技術(shù)將是厭氧技術(shù)的又一次革命。同時(shí)，我們還有個(gè)需求，就是微生物的預(yù)警技術(shù)，通過微生物的先期反映能提前12-24小時(shí)知道厭氧可能會(huì)出現(xiàn)什么問題，希望有人來(lái)做這方面的研究。

對(duì)于未來(lái)的產(chǎn)品，我們一方面準(zhǔn)備做材料技術(shù)革新，從更低成本著手;一方面做系統(tǒng)的PLC，希望能做到：雖不能完全脫人，但至少可以“無(wú)人值守，有人巡視”。2000年之后，由于追求技術(shù)進(jìn)步，厭氧反應(yīng)器的類型由簡(jiǎn)趨繁，未來(lái)預(yù)計(jì)會(huì)再回歸到相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，在目前的中高等負(fù)荷下，已經(jīng)可以達(dá)到去除效果。

馬三劍教授是我國(guó)環(huán)境工程、市政工程、環(huán)保新能源、物聯(lián)網(wǎng)、儀器儀表等領(lǐng)域著名專家，蘇州科技大學(xué)教授。

1982年本科畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué),1985年于上海化工研究院獲得碩士學(xué)位,1989-1991年赴荷蘭Wageningen(瓦格寧根)大學(xué)學(xué)習(xí)，師從國(guó)際知名G.Lettinga教授,后設(shè)計(jì)出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MIC厭氧反應(yīng)器，并應(yīng)用于工程實(shí)踐20多年, 申請(qǐng)和獲得專利40余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇。

2003年，馬三劍創(chuàng)建了蘇州科特環(huán)保股份有限公司，并擔(dān)任董事長(zhǎng)。2014年公司掛牌新三板，2016銷售額預(yù)計(jì)超過2億元。

對(duì)待研究，馬三劍認(rèn)為首先需要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，其次是豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、敏銳的行業(yè)動(dòng)態(tài)與端正的科學(xué)態(tài)度，這也是他一直以來(lái)要求自己的標(biāo)準(zhǔn)。