固定膜污水处理系统的发展历史

在接下来的几年内，人们对过滤器和接触床展开了大量研究。比如如何保证间歇过滤器的负荷均匀，Waring和Lowcock在1892年设计了一个简单的装置，该装置底层覆盖细砂砾层，以促进配水均匀，但是，这种设计会阻碍曝气效果。所以，Waring还为此设计了一个强制性曝气生物滤池系统，并申请了专利。

Stoddart研发了一种应对配水均匀问题的设计，他设计了一套具有对称排水口的波纹型金属平板布水器，试验结果看似不错，但实际上这些平板的位置需要非常繁琐的调整。Corbett最初采用设有沟槽的木质水槽，又改为各种固定式喷头。1896年，Carfield提出了在间歇式过滤器内设置固定布水器的理念，虹吸作用可以保证间歇过滤时不会发生滤料局部淹水。

1889年，首次提出旋转布水器的理念，其后Corbett一直对旋转布水器进行工艺细化，直到1894年，Whittaker和Bryant发明了脉冲式旋转布水器。这种布水器不仅产生脉冲、间歇式布水、同时还可以对进水保温。然而，他们的模型多采用穿孔管布水方式，容易堵塞。之后，Mather和Platt发明了旋转木槽布水器，解决了堵塞问题。

3 、1900-1925

基于Hazen、Stoddart、Corbett和Dibdin在过去四分之一个世纪对经典技术进步所做出的贡献，未来25年有可能成为实际应用和完善的时代。已经较成熟的生物处理系统包括间歇性过滤、滴滤池和接触床。在污水曝气基础实验逐渐兴起之时，悬浮生长系统的理念还没有诞生。

滴滤池在1901年首次引入美国，截止到1910年，在美国中西部和东部的一些城市累计已有大约10座滴滤池。巴尔的摩市的一座占地31英亩的滴滤池系统直到75年之后还在运行。

这些早期的美国滴滤池一直采用固定喷头布水器，并且持续了数十年。当代污水处理设计手册通常都有几页专门讲解喷头的设计和安装。旋转式喷头在美国只有非常少量的试验应用，而欧洲滴滤池的设计比较青睐使用旋转式喷头。

随着滴滤池应用的出现，间歇过滤的热度开始消退。劳伦斯实验站继续开展针对这两种滤池的对比研究，他们发现采用粗粒滤料可以显著减小滤池的占地面积，是因为粗粒滤料的负荷比较高。1916年，Tatham等学者开始研究生物过滤的数学模型。

至于接触床的设计，有几个全规模应用案例的一些记载。尽管一些大型工程都建在美国，但实际上接触床并没有激起欧洲地域之外的兴趣。而且，滤料积水后产生的厌氧环境也会降低最终的出水水质，这些麻烦问题让应用者望而却步。

1904年，Dibdin发现了好氧生物膜的优越性，他决定研发一种石板床技术。并用厚板岩代替了粗粒滤料，厚板岩均匀平铺成层状。经过十二个月的实验室研究后，Dibdin进展顺利，1905年他成功的展示了一个基于此的工程应用。但是在皇家委员会的第五次报告，他们认为这种方法只是应用了初级沉淀的原理。

在美国，Dibdin的石板床技术迅速引起了人们的关注。1905年，人们在新泽西州的Plainfield开展了实验测试。据历史记载，应用石板床技术比较重要的试验是在劳伦斯实验室进行的。在对比了石板床技术(固定膜系统)和悬浮藻类污水处理技术(悬浮生长系统)之后，研究人员在1913年报道了试验结果，后者可以实现更高的处理效率。

此后不久，英国维多利亚大学的一名化学专业教授，Gilbert John Fowler，参观了劳伦斯实验室。一回到英国，他的学生Edward Ardern和William Lockett便开始了对悬浮生长系统的研究。1914年，这两个学生发表了第一篇关于活性污泥工艺的文章，这种工艺与之前固定膜工艺的区别是采用了悬浮生物作为微生物主体。当谈到他的学生们时，Fowler非常认可Edward Ardern和William Lockett所做的贡献和灵感，他认为指劳伦斯试验站就是“污水处理的麦加圣地”。

类似于Dibdin的石板床技术，William Owen Travis博士还在寻求如何进一步提高接触床的性能。Travis博士是英国汉普顿区当地健康管委会的一名官员，他很熟悉接触床易堵塞的问题。

1904年，Travis博士为此想出了解决办法，称为特拉维斯水解/胶体池(Hydrolytic or Colloider Tank)，基本构造类似于多级化粪池。依次分为沉砂区，水解区和出水区，后两个区域中设置挡板或平行阵列板，设置这些挡板是为了吸附随后的降解细颗粒物。

基于特拉维斯工艺的水厂只有一座，在英格兰诺维奇，1909年建成。还有一座未建成的特拉维斯工艺水厂，设计师Wattenberg死后被中断了施工。他的继任者Karl Imhoff，随后说服董事会将工艺改为他的个人设计，也就是之后的英霍夫池(Imhoff Tank)。

4、1925-1950

在接下来的25年，人们对滴滤池进行了优化设计。包括设计负荷的技术标准，结构构造和系统运行的开发和应用。几家公司在结构设计、提高水流容量等方面，做了很多工作，其中包括：Lakeside Engineering(好氧-过滤器)，Dorr/Link-Belt Comp.(生物过滤器)和Infilco(快速过滤器)。在大多数实际工程案例中，都已经不再使用固定喷头而改为旋转布水系统。

滴滤池的普及当然可以归因于相对简单的操作和较高的性价比能力。此时，活性污泥工艺仍然属于研发阶段，一个主要问题是活性污泥工艺的曝气需要大量耗能。并且，法律问题也困扰着活性污泥工艺，几个掌握活性污泥工艺的主要城市提起了专利侵权诉讼，这导致许多城市就此放弃了悬浮生长系统工艺，而改为保守的多的滴滤池工艺。

然而，还有几个与固定膜技术类似的技术方向值得研究。比如，Hays工艺，在1930年至1940年期间是滴滤池的竞争对手。Hays工艺是1930年来自德克萨斯州的化学家Clifford Hays的发明，这个工艺采用大石棉混凝土板垂直堆叠，这种设计方法类似于Dibdin石板床(但是垂直排列，而不是水平)或Travis colloider系统。截止到1942年，在美国已经有63个这样的水厂，其中大多坐落于军事设施区。

另一个例子是NidusRack工艺。由A.M.Buswell于1929年开发，该工艺是以通过提高表面积来增加胶体颗粒间的吸引，其根本还是TravisColloider原理。

沿着Weigand和Poujoulat的研究路线，一些人开始基于rotatingsupport media进行独立研究。 1929年，J.Doman报道了一个使用镀锌钢板做成旋转布水器的接触过滤器，示意图酷似现代RBC的设计。

编辑：王媛媛