作為國家863計(jì)劃“高效厭氧生物反應(yīng)器研制與應(yīng)用”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，王凱軍“超越”了師父,。
雖然他很不贊成這個(gè)說法,，但在“十五”期間，由他牽頭的這個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)生的成果的確達(dá)到了國際先進(jìn)水平,。在項(xiàng)目示范工程中,，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，即每立方米容積每天處理的有機(jī)物達(dá)到了40公斤,，超過了他的老師,、厭氧（UASB）技術(shù)發(fā)明人G.lettingga的技術(shù)。
不可不爭的市場(chǎng)
厭氧,，就是“討厭氧”,。利用厭氧微生物讓含有有機(jī)污染物的污泥在不需要氧氣的情況下分解成甲烷、和二氧化碳和無機(jī)泥,。這一技術(shù)的高端產(chǎn)品一直為國外所把持,。
1996年，沈陽華潤雪花啤酒廠首次將荷蘭一家公司的IC誖反應(yīng)器技術(shù)引入國內(nèi),，用于啤酒廢水的處理,，反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷達(dá)到25—30公斤，COD去除率穩(wěn)定在80%,。
1997年,，深圳金威啤酒廠首次引進(jìn)荷蘭Biothane公司的BIOBEDEGSB反應(yīng)器,。其后,，IC和EGSB反應(yīng)器在我國中高濃度廢水處理領(lǐng)域內(nèi)的市場(chǎng)應(yīng)用逐年增長,。
國內(nèi)一些研究者還對(duì)生產(chǎn)性規(guī)模的EGSB反應(yīng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行特性進(jìn)行了研究，但是穩(wěn)定運(yùn)行的平均有機(jī)負(fù)荷僅在10公斤左右,，與國際先進(jìn)水平尚有較大差距，無法獲得大規(guī)模的生產(chǎn)性應(yīng)用,。
在Biothane,、Paques等國外公司的高效厭氧反應(yīng)器在中國市場(chǎng)份額大規(guī)模擴(kuò)大的情形下，目前國內(nèi)只有濟(jì)南十方環(huán)保等少數(shù)幾家公司在主要從事新一代高效厭氧反應(yīng)器的推廣應(yīng)用,，同時(shí)也面臨著國外這些公司的強(qiáng)勢(shì)競(jìng)爭,。所以，研制和開發(fā)能夠適應(yīng)中國國情的,、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效厭氧反應(yīng)器,，迫在眉睫。
鑒于此,，“‘十五’期間,，由北京市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院,、清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系、西安交通大學(xué)和濟(jì)南十方環(huán)保有限公司共同承擔(dān)了國家863計(jì)劃的‘高效厭氧生物反應(yīng)器研制與應(yīng)用’課題,。課題于2003年1月正式立項(xiàng)啟動(dòng),，歷經(jīng)3年，于2005年12月15日通過“863”專家組驗(yàn)收,。”王凱軍說,。
三年打贏翻身仗
“我們當(dāng)時(shí)提出建立厭氧懸浮床反應(yīng)器的理論基礎(chǔ)，是考慮到國內(nèi)目前尚不具有足量高品質(zhì)顆粒污泥的現(xiàn)實(shí),。”王凱軍說,，“課題組在懸浮床理論基礎(chǔ)上，以多種反應(yīng)器形式,、多種顆粒污泥循環(huán)培養(yǎng)方式最終形成了厭氧懸浮顆粒污泥懸浮床,，申請(qǐng)了發(fā)明專利。”
研究人員發(fā)現(xiàn),，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的厭氧復(fù)合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器,，在中溫(30℃—35℃)條件下，實(shí)現(xiàn)了懸浮床反應(yīng)器長期高效穩(wěn)定運(yùn)行,，證實(shí)厭氧懸浮床反應(yīng)器的可行性,，最高有機(jī)負(fù)荷達(dá)到40公斤以上，COD去除率保持在85%%左右,。“我們還對(duì)懸浮床反應(yīng)器的功能和特性進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究,，考察了有機(jī)容積負(fù)荷、污泥負(fù)荷,、水力負(fù)荷以及污泥活性對(duì)反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定性的影響,。”北京環(huán)境科學(xué)研究院工程師常麗春說。
同時(shí),，他們還發(fā)現(xiàn),，在實(shí)驗(yàn)室條件下，當(dāng)溫度為10℃左右時(shí),，厭氧懸浮床反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷能夠基本穩(wěn)定在10公斤左右,，對(duì)COD的去除率仍能保持在85%以上。“這一研究成果對(duì)于進(jìn)一步擴(kuò)大厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用范圍和適用條件具有重要的實(shí)際意義,。”常麗春說,。
經(jīng)過三年的研究開發(fā)，課題研制和開發(fā)了厭氧復(fù)合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器和生物膜顆粒懸浮床反應(yīng)器,，建立了厭氧顆粒污泥(生物膜顆粒)性能研究與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,，開展了厭氧復(fù)合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器流態(tài)、動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)模擬,、反應(yīng)器功能擴(kuò)展等方面的研究,，并進(jìn)行了應(yīng)用示范,。課題在厭氧懸浮床理論、厭氧懸浮床反應(yīng)器流態(tài),、動(dòng)力學(xué),、功能擴(kuò)展等方面取得了創(chuàng)新性成果，示范工程已運(yùn)行一年以上,，厭氧懸浮床反應(yīng)器負(fù)荷穩(wěn)定在30—40公斤,，最高負(fù)荷達(dá)52公斤，負(fù)荷指標(biāo)達(dá)國際厭氧生物反應(yīng)器先進(jìn)水平,。
課題還申請(qǐng)國家發(fā)明專利5項(xiàng),，形成了高效厭氧生物反應(yīng)器的專業(yè)化研究隊(duì)伍，所取得的成果具有較良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,。
把成果推向市場(chǎng)
“參與本課題的主要企業(yè)是濟(jì)南十方環(huán)保有限公司,。課題啟動(dòng)以來，公司積極參與課題研究工作,，配合課題開展了厭氧生物處理理論與工藝的多方面研究,。”常麗春說。
為保證課題的順利實(shí)施,，課題一直在積極尋找合適項(xiàng)目,。進(jìn)一步完善現(xiàn)有的改造示范工程，總結(jié)高效厭氧生物反應(yīng)器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),，并且進(jìn)一步完善了顆粒污泥基地,，建立了10多個(gè)顆粒污泥產(chǎn)業(yè)化基地。
“示范工程實(shí)施過程中,，通過對(duì)多處工程的比選分析,，最終在山東省沂水大地玉米有限公司污水處理工程和山東省沂水縣魯洲集團(tuán)污水處理工程中成功進(jìn)行。在示范工程實(shí)施點(diǎn)比選過程中,，也在多個(gè)工程中進(jìn)行了一定階段的研究,，這些研究工作都為生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了理論分析。”王凱軍說,。
那段時(shí)間，課題組的研究人員都到示范工程基地去工作,。常麗春在那里呆了一個(gè)月,，“我是呆的時(shí)間最短的。”
有段時(shí)間,，他們住在縣城招待所,，早晨5點(diǎn)鐘起來，坐農(nóng)用三輪車趕到基地去,，忙時(shí),，一天也顧不上吃飯,。
課題實(shí)施中與多家用戶保持良好的信息交流，目前正在與多家用戶聯(lián)系采集生產(chǎn)性顆粒污泥樣品,，用以驗(yàn)證目前顆粒污泥評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究成果,，以進(jìn)一步完善與修正。
“通過在示范工程中一年多的實(shí)踐,、驗(yàn)證,，解決其工程放大應(yīng)用問題，使我國在新型厭氧生物反應(yīng)器領(lǐng)域中達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,，確實(shí)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展,，達(dá)到一個(gè)嶄新的水平和高度。”王凱軍說,，“付出再多也值得,。”
一個(gè)反應(yīng)器就是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈
廢水的生物處理技術(shù)是我國水污染控制最主要的有效手段之一，高效厭氧反應(yīng)器特別適合于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理,，甚至可以有效處理某些含氮或含硫有機(jī)廢水,。
該課題在充分分析和研究國內(nèi)外現(xiàn)有高效厭氧反應(yīng)器如UASB、EGSB,、IC等的基礎(chǔ)上,，研制開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程化應(yīng)用的第三代高效厭氧生物反應(yīng)器──厭氧復(fù)合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器及厭氧復(fù)合循環(huán)懸浮床生物膜反應(yīng)器，使我國在新型厭氧生物反應(yīng)器領(lǐng)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,，滿足了我國大量中,、高濃度有機(jī)廢水和生物難降解廢水處理的迫切需要。
據(jù)介紹,，項(xiàng)目實(shí)施過程中,，將通過技術(shù)進(jìn)步，積極參與市場(chǎng)競(jìng)爭,，逐漸提高市場(chǎng)份額,，可望達(dá)到30%%—50%%以上的市場(chǎng)占有率，產(chǎn)值超過1億元,，社會(huì)產(chǎn)值達(dá)到5—10億元/年,。其中，新開發(fā)研制的產(chǎn)品的產(chǎn)值逐漸達(dá)到總產(chǎn)值的50%%以上,。
課題的實(shí)施推進(jìn)了顆粒污泥生產(chǎn)基地的建設(shè),。根據(jù)國內(nèi)厭氧反應(yīng)器的建設(shè)和分布情況，山東的諸城,、濱州,、沂水和成武等地形成產(chǎn)量為50000m3/年的顆粒污泥生產(chǎn)基地，可以覆蓋山東,、河北,、河南,、江蘇等省市，形成產(chǎn)值為1000萬元/年,。另外,，以河北廊坊、秦皇島,、沈陽和吉林等地的項(xiàng)目為基礎(chǔ),，具有年產(chǎn)35000m3/年生產(chǎn)能力的顆粒污泥生產(chǎn)基地，以及東北,、河北地區(qū)另一個(gè)顆粒污泥基地,，供應(yīng)河北、遼寧,、吉林等省市和地區(qū),。而在南方則以海南和廣州等地的厭氧工程為基礎(chǔ)，建立一個(gè)30000m3/年的顆粒污泥生產(chǎn)基地,，從而初步解決我國顆粒污泥床反應(yīng)器的發(fā)展基礎(chǔ)問題,。
王凱軍說，厭氧生物處理技術(shù)在實(shí)現(xiàn)治污的同時(shí),，還能產(chǎn)生可再生能源沼氣,，與好氧生物技術(shù)相比，其可以減少溫室氣體排放,。厭氧生物處理技術(shù)應(yīng)用于處理工業(yè)高濃度廢水達(dá)標(biāo)排放和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)污染治理，可以有效減少面源點(diǎn)源污染,。厭氧生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工程,，沼氣綜合利用減少農(nóng)藥和化肥20%%，降低農(nóng)藥殘留1個(gè)百分點(diǎn),。
■專項(xiàng)備忘
“水污染控制與治理工程”是“十五”期間經(jīng)國家科教領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn),，科技部組織實(shí)施的國家12個(gè)重大科技專項(xiàng)之一。為保證重大專項(xiàng)實(shí)施好,，在專項(xiàng)啟動(dòng)時(shí),，在領(lǐng)域辦的領(lǐng)導(dǎo)和21世紀(jì)議程管理中心的組織配合下，專項(xiàng)總體專家組多次調(diào)研,，從復(fù)雜的水環(huán)境問題中敏銳地抓住了國家在水污染治理中亟待解決的湖泊,、城市水環(huán)境、飲用水,、污水設(shè)備成套化以及物化與生物新技術(shù)等五大問題，明確的提出了專項(xiàng)在上述各方面將實(shí)現(xiàn)的目標(biāo),。同時(shí)充分考慮專項(xiàng)實(shí)施的綜合性和復(fù)雜性,，提出了“研發(fā)先進(jìn)技術(shù),，支撐重大工程，創(chuàng)建運(yùn)作模式,，帶動(dòng)機(jī)制轉(zhuǎn)變,，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。”的總體思路,。也正是在這一思路的指導(dǎo)下,，總體專家組圍繞不同的研究內(nèi)容，設(shè)計(jì)不同的操作機(jī)制,，比如應(yīng)用工程項(xiàng)目的業(yè)主制,、城市水環(huán)境質(zhì)量改善的政府責(zé)任制、飲用水企業(yè)的創(chuàng)新主體作用制,、污水設(shè)備巨型企業(yè)的成長制等,，極大的調(diào)動(dòng)了各方的積極性，產(chǎn)生了巨大反響,，在環(huán)保領(lǐng)域充分體現(xiàn)了科技第一生產(chǎn)力的作用,。
該專項(xiàng)共設(shè)立52項(xiàng)課題，1600多名科研單位的研究人員和來自50多家企業(yè)的工程技術(shù)人員全力投入到專項(xiàng)研究中,，培養(yǎng)研究生113人,。專項(xiàng)鼓勵(lì)企業(yè)要積極投入到科技的研發(fā)過程中，通過與科研人員的交流學(xué)習(xí),，努力提升企業(yè)的技術(shù)層次和技術(shù)水平,，充實(shí)和提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，為企業(yè)真正成為技術(shù)創(chuàng)新主體打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
