汪晓军
浅谈研究开发的前瞻性 精选
2021-5-21 06:41
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将论文写在祖国的大地上,即研究开发的技术能真正地应用于生产实践,解决国家经济建设主战场所碰到的技术问题。最简单,也最容易的做法是:“从实践中来,到实践中去”。即研究课题来自于社会急需要解决的技术问题,根据研究团队原有技术积累,做一些适应性与拓展性的研究探索,从而寻找到解决这些技术问题的方法,最终解决这些技术问题。而能在这个过程中获得先机,原有的技术积累是重要的。一些应用性的基础研究,除了培养研究生,发表相应的科技论文,同时也在做团队的技术积累。这些技术积累,将来有些可能永远不会得到应用,有些能应用,而能应用的可能性大小,技术评估的前瞻性就显得特别重要。

水处理工艺中,曝气生物滤池相对于活性污泥法等其它工艺算开发得比较迟的工艺,上世纪80年代在欧洲开发,90年代开始引进我国。由于它对生物处理的微生物截留能力比较强,故对于低浓度有机废水处理有其优越性。我们在本世纪初才接触到曝气生物滤池,很快就认识到它对低浓度污水处理的优越性。从前瞻性的角度,随着国家经济的发展,人民对美好生活的向往,环保的要求将会越来越高,排放标准也会不断提高。由于废水中存在不可生物降解的有机物,故在高标准排放要求时,必须采用化学氧化技术来脱除不可生物降解的有机物。在化学氧化过程中,除直接氧化一些不可生物降解的有机物外,它还能将部分不可生物降解的有机物,转化为可生物降解的有机物。这样,这部分可生物降解的有机物,就可通过曝气生物滤池来进一步脱除。采用化学氧化与曝气生物滤池结合的水处理方法,就能做到化学氧化的有效性与生化处理的经济性合理地结合起来。有了这个想法,通过实验得到证实,这样,我们在2005年申请并获得了发明专利授权。2008年以后,国家的废水排放标准不断提高,这项技术就越来越多地投入到实际工程应用。目前这项技术,除了我们的团队推广应用外,国内不少环保公司也使用相同或类似的技术。在工业园的废水处理提标改造,垃圾渗滤液的处理等都有广泛应用。

印染行业是工业用水大户,印染废水的节能减排非常重要,对水的回用要求也将不断提高。在印染废水的处理实践过程中了解到其废水往往含有0.7%左右的氯化钠或硫酸钠。这些盐都是染色时投加的,在染色工序,盐的投加浓度大约4%。这些染色废水与其它废水混合,盐的浓度就降为0.7%左右。为了减少印染废水的排放,处理后的废水再经反渗透处理,淡水直接回用,浓水往往外排。浓水经浓缩,含盐量会升高到1.5-2%。既然盐是为了染色而投加到水中的,能不能将这含盐的浓水再回用到染色工序,既回用水,又回用水中的盐呢?经研究发现,只要将水中的有机杂质通过化学氧化的方法脱除,再经软化,脱除水中的硬度,将其变为软盐水,再回用到染色工序,则染布的效果与使用自来水及盐是一样的。虽然这个专利技术在2013年申请,2014年就获得授权,但并没有立即得到应用的机会。我相信随着水资源保护的加强,水回用率要求的增加,这项技术一定能得到推广应用。等了5年多后,终于在2019年我们应用该技术做了第一个日处理3000吨的印染反渗透浓水深度处理回用工程项目。

2016年在使用沸石吸附处理氨氮,吸附饱和后再采用好氧生化再生沸石。在再生过程中,偶然发现吸附的氨氮经生物再生后得到的产物是亚硝酸根而不是常识的硝酸根。经反复验证,都是同样的结果。这是一个很重要的发现,因为稳定的亚硝化,是低碳节能的短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的技术瓶颈。这样,我们集中了课题组的几乎全部力量,开展稳定亚硝化与厌氧氨氧化的研究。从发表论文研究成果上看,除在国内主要环境类中文期刊上发表论文外,2017年在生物脱氮领域发表第一篇SCI论文,2018年就发表了2SCI论文,2019SCI论文量增加到6篇。除理论研究外,中试实验装置从1升,增加到50升,200升;工程化应用验证也在不断进行,从10吨系统,到30吨系统,最后做到实际500吨处理工程系统。今年我们将有至少4个厌氧氨氧化的废水处理工程通过项目验收。后来查阅文献,使用沸石能使氨氮废水达到稳定的亚硝化,国内外都有比我们更早发现,并有相关的论文发表。国内另外一个研究团队,发表类似的研究论文比我们早了一年多,但他们发表了一篇论文后,就再也没有后续的研究报导。我们比他们迟发现了类似的问题,但我们认识到这发现背后重大有应用价值,前瞻性地认识到应用的可能。这低碳节能的生物处理技术,肯定能在水处理领域为早日实现碳达峰与碳中和作出重要的贡献。

磷能造成水体富营养化而产生污染,磷也是难以再生的自然资源,它是农作物生长必需的营养元素。根据资源的存量估算,有可能天然的磷资源比石油枯竭得还要早,故从城市污水中回收磷,将来一定是回收磷资源的一条重要途径。为了将来能做好磷资源回收,现在我们就要提前做好技术上的准备。今年开始课题组就安排部分博士生与硕士生开展污水中磷资源回收的研究,前瞻性地为污水中磷资源回收占领先机。

一年多前广东有家大型上市公司,迅速拓展了环保业务,他们在广西建设了一座大型纺织工业园,纺织工业园的废水处理工艺认证,组织了专家评审会,请我做专家组组长。项目评审完,最后,我还要讲几句题外的话。我说:广西的这个纺织工业园,在珠江水系西江的长游,是广西与广东千万以上居民的饮用水源。广西相对广东落后一点,在引进项目时的要求也会低一些,这些纺织企业有些可能是广东的淘汰企业。若这些企业的老板,以为工厂搬到落后地区,环保的要求就松了,这种想法就错了。由于在水源的上游,环保标准只会越来越严,不可能放松,将来工业园在环保管理上的矛盾有可能会激化,要提前做好这方面的思想准备。一年多过去了,我的有些预言,不幸言中。

前瞻性,无论对政府的管理部门,还是技术的开发部门都是重要的。前瞻性思维,能在竞争中获得先机,有时产生事半功倍的效果。反之,任何为了眼前的利益而做出饮鸩止渴的决策或技术方案,都将让社会、单位或个人付出高昂的代价。


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