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破解“先有蛋还是先有鸡”的难题 精选

已有 10204 次阅读 2017-2-3 09:40 |系统分类:科研笔记| 臭氧, 水处理, 示范工程, 曝气生物滤池, 芬顿

鸡年聊鸡,“先有蛋还是先有鸡”的争论仍在继续。这类似难解的问题也常困扰在新技术开发应用过程中。随着环境排放标准的提高,必须开发与应用新技术使废水或废气排放达到新的更严格标准。工程技术的应用往往要求采用成熟的技术,客户不仅要听技术介绍,他们更看重已建成并正常运转的示范工程,谁都不愿意做工程化应用的小白鼠。故新技术的工程化应用,做第一个示范工程就显得机会特别难得,其意义也特别重要。我自己开发的每一个新技术应用,似乎都由一定的偶然性促成的。

港口码头化学品废水处理,由于港口储运的化学品品种多,水质水量波动大,按照环境影响评价的要求,每个化学品港口码头都必须建有废水处理设施,但绝大部分这些废水处理设施都没有针对化学品码头的废水水质水量波动大的特点进行设计,往往都不能正常运行。在广东省海事局的支持下,针对这些废水我们做了实验室小试与现场中试研究,并能取得很好的处理结果。尽管如此,但谁都不会相信我们能将这个废水处理好,因为国内还没有成功处置这个废水的工程实例。我们等了差不多半年,就幸运地碰到了一次“危机”。对于不能正常运行的化学品港口码头废水处理系统,往往变成废水收集池,产生的废水都通过车运往有处理资质的危废处置中心处置,一吨废水处理收费少则600元,多则近万元。那年广州附近的危废处置中心因存在偷排问题而不能接纳他们的废水处理,为了码头的正常运行,广州的一个化学品码头就同意我们帮助他们用我们开发的技术改造码头的废水处理系统。工程运行成功,处理效果远远好于他们的预期,经测算,工程的投资回收期只要半年。项目的成功,码头的经理成了我们的“业余宣传员”,很快广东周边的一些化学品码头的废水处理都采用我们的工艺进行改造或新建,现在我们已建设了近十座化学品港口码头的废水处理设施,每个都能正常稳定运行。

2005年我们开发了化学氧化-曝气生物滤池深度处理废水的新工艺,利用化学氧化的有效性,与生化处理的经济性相结合,从而经济有效地脱除废水中难以生物降解的有机物,并使其达标排放,该方法申请了国家发明专利,并获得授权,2010年获中国发明协会发明专利金奖。在化学氧化方法上,我们选用了比较容易大规模工程化应用的氧化方法芬顿氧化法与臭氧氧化法。这二个实际工程化应用方面,都有大规模应用,且应用过程也都存在如何拿到第一个工程化项目的难题。

国内垃圾渗滤液处理的主流工艺仍是反渗透膜法处理,但反渗透膜法处理存在的最大问题是浓水的处置问题,目前还找不到一个合理的最终处置方法,处理这些浓水。近年来开发的蒸发法,由于垃圾渗滤液含有腐殖酸等复杂的有机物,往往也只能得到黑色的粘稠液体,同样也存在浓水的最终处置问题。由于广东江门要创造卫生模范城市,垃圾渗滤液必须处理达标排放。在垃圾填埋场现场,采用了芬顿化学氧化-曝气生物滤池中试成功的基础上,填埋场总经理拍板采用我们的垃圾渗滤液深度处理新工艺。工程运行成功后,湖南省环卫系统多次组织到现场参观考察,目前我们的垃圾渗滤液非膜法无浓水处理新工艺在湖南省已成功地建设运行了30多家。国内最大的垃圾填埋场之一的杭州天子岭垃圾填埋场,也到我们做的第一个垃圾渗滤液处理项目参观考察,并让技术人员留在现场与我的研究生一起实际运行一周,以确认其处理效果。后来,我们又到杭州天子岭垃圾填埋场现场进行了二次现场中试,第一次中试要求达到1997年的1级排放标准,第二次中试要求达到2008年国家新制定的表二排放标准。在二次中试都成功运行的基础上1500吨渗滤液深度处理工程采用我们的深度处理工艺,项目成功地投产运行,所以排放指标都达到最新国家规定的排放标准。目前,我们的无浓水非膜法处理垃圾渗滤液的新工艺,正在全国的多个省份全面推广应用。我们在《Waste Management》上发表的文章也被ESI收录,国际上也认可我们这创新的处理方法。

臭氧-曝气生物滤池工艺的工程化应用,则与广东溢达纺织公司的长久合作与支持分不开的。虽然我们在2005年申请发明专利,后来在皮革,港口码头等领域也有应用,但这些应用工程,处理水量都较低,没有日处理一千吨以上规模的工程项目,影响力小。2007年广东溢达公司寻找印染废水深度处理的方法,他们先找了反渗透膜法,MBR膜的四个供应商,到现场做中试,都因膜的堵塞而没有成功。找到我时,我帮他们分析了膜堵塞的可能原因,从而开始了我们印染废水的深度处理应用研究合作。从每小时20升的现场小试,到每小时5吨的现场中试,再到每天处理5000吨的工程应用性验证大试,最后到2015年将公司的全部废水,3万吨全都采用臭氧-曝气生物滤池深度处理。从申请发明专利,到万吨级大规模的工程化应用,我们走了十年。溢达的大规模工程投入应用后,广东另外几家最大的纺织印染企业,东莞最大的德永佳公司(6万吨/日),超盈(2万吨/日),广州最大的互太(4万吨/日)也都由我们设计采用臭氧-曝气生物滤池的深度处理工艺。

由于环境压力的增加,在环境敏感区与生态保护区,对水的排放要求越来越高,提出了地表四或准地表四的排放要求,即废水处理后,其COD要求低于30mg/L,氨氮小于1.5mg/L。针对新的更高的环境标准和要求,我们开发了全新的组合曝气生物滤池新工艺,实验室小试证明,效果良好,新技术于1年多前申请了国家发明专利。同样由于没有工程实例,新技术也处于准备状态,一直寻找大规模工程化应用的机会。过年期间,似乎看到了应用的机会,有工厂非常迫切地需要解决这个问题。虽然还在寒假期间,我等不及了,要求个别相关的硕士生与博士生,提前回校,尽快安排到工厂去做现场中试。这是难得的机遇,只有在这种需要应急解决问题的时候,业主才不会提出要看已做好的示范工程,从而可以破解“先有鸡还是先有蛋”的难题。

实验室里实验研究开发一个新技术,写一篇漂亮的论文,申请相关的发明专利,也许相对而言是容易的,而要将新技术成功地工程化应用,所要走的路更长,有时还要等待时机。当时机闪现的时候,一定要紧紧抓住机会,并要珍惜这来之不易的机会,做好第一个示范工程,这将是新技术成功推广应用的关键!




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