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合作共赢，共同发展: 热度 2 Taylorwang 2020-8-17 09:30; 非常高兴和热烈欢迎中铁环境的刘总一行来到我们华南理工大学环境与能源学院。中铁是一个巨无霸的央企，中铁的二级公司，三级公司超过一百家，在我眼中，中铁环境应属于近几年来发展快，最有活力，注定有很好发展前景的公司。为解决高铁厕所废水的处理问题，中铁环境在全国各个生物脱氮研发团队中寻找到我们作为合作伙伴，真是 “慧眼识英雄”。三个多月前，言总工第一次带领 6 人的管理审核团队，认识看了我们建设正在运行的厌氧氨氧化应用工程，并现场取了我们处理系统的进，出口水样，对水样进行了详细的分析检测，根据实际处理数据，确认了厌氧氨氧化运行结果，从而决定与我们开展进一步的中试合作。充分体现了中铁环境团队的谨慎、专业、敬业、高效的工作作风，值得我们学习。华南理工大学在环境工程方面的研究，从水处理研究开始，到目前已有 40 年的历史。关于脱氮的研究，我们课题组 2016 年研究氨氮吸附脱除水中的氨氮问题，探索吸附剂吸附饱和后，能不能通过生化法将吸附的氨氮转化，从而使吸附剂再生。实验证明氨氮是可以生物转化而再生，但再生的产物以亚硝酸根为主，意外发现了稳定亚硝化方法。氨氮的稳定亚硝化，是节能低碳的生物脱氮技术短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的技术瓶颈。另外国家近几年将水处理脱除污染物的重点，也从脱除 COD ，向营养性物质的氨氮与总氮转变，新提出的有关水的排放标准，都增加了总氮的标准和要求。这样，我们课题组的研究重点，就全部转到氨氮低碳节能的生物转化及生物脱除，特别是通过稳定的亚硝化，从而实现短程硝化反硝化及厌氧氨氧化的生物脱氮方法。我们的研发团队，研究工作有重点有方向，坚持以应用为导向，从 2016 年下半年开始，到目前已有四年，我们在稳定亚硝化与厌氧氨氧化的技术开发方面已具备工程实际应用能力，并在华南理工大学国家科技园成立了以技术应用推广为目标的化尔铵生物科技有限公司。虽然后来我们发现，采用沸石作为稳定亚硝化方法不是我们首先发现，进一步查阅资料，国内外都有人在我们之前用这方法成功地实现了稳定亚硝化，但我们盯住了该技术的工程化应用前景。另外，在进一步研究过程中，发现了低浓度氨氮的稳定亚硝化方法，这一点应是世界首发，我们到目前为止还没有发现其它比我们更好的低浓度氨氮的稳定亚硝化方法，我们欢迎和等待同行们的指正。开发经济实用的技术，将论文写在祖国的大地上是我们的主要研究目标，作为研究开发的副产品，我们研究团队也发表了不少相关的科研论文。英文 SCI 论文， 2017 年，我们发表了第一篇 SCI 一区的论文， 2018 年，发表了二篇 SCI 论文， 2019 年发表了六篇 SCI 论文，今年，目前为止已发表了七篇 SCI 论文，估计到年底，可能有十篇 SCI 论文发表。国内一流的环境类杂志，如中国环境科学，环境科学，环境化学，中国给水排水等杂志，也都有我们相关的中文研究论文发表。在高铁站现场的中试，按我们双方确定的研究计划，精准地达到预期的目标，且处理效果好于我们的预期。在进水氨氮大于 1100mg/L 的条件下，处理后出水达到总氮小于 40mg/L 的好效果，且运行成本也低于合同的要求。什么是好技术，好技术就是能达到处理要求，又是最省钱且稳定的技术。现场中试的事实与结果，让我们进一步确认：厌氧氨氧化工艺是处理高铁厕所废水处理的好技术。我们与中铁环境签订这份战略性合作协议，我们将真诚合作，利用中铁环境的平台，将这项经济有效的处理技术，尽快在中铁系统得到推广应用，形成真正的产学研合作优势，合作共赢，共同发展，为国家的环保事业，作出更大的贡献。（在与中铁环境签订战略合作协议上的讲话）; 4664 次阅读|4 个评论

参加日本国际会议收获及感想: 热度 8 Taylorwang 2019-11-17 15:39; 近二年多来，课题组的研究方向聚焦到低碳节能的生物脱氮领域，而厌氧氨氧化是最低碳节能的生物脱氮技术。经朋友介绍，有一个专门讨论厌氧氨氧化的国际会议在日本举行。我们立即按组织者的要求投稿，并获得参会邀请。从广州飞到日本大阪，飞行时间约 3 个小时，国际机票的价钱，居然比广州飞北京的价格还要便宜，来回只要 3000 多元。开会的地点是位于熊取京都大学复合力原子科学研究所（原子核能研究所）。按会议指引，我们从住的宾馆坐轻轨到熊取车站，然后，会务组有大巴在熊取车站定时接送。第一次去我们提前到了熊取车站，导航显示，去开会的地点只有 2 公里，我们有的是时间，我喜欢边走边看，与其在那边等，不如直接走过去。走路花了不到 30 分钟，就到了目的地，后来二天多的会议，我也是坚持走过去。日本在会议组织上做得比较细致，会务费不算高，但总体上会议组织也是节俭的，不少额外的相关服务，必须另外付费。如会议只安排一个大巴在固定时间从会务处到火车站之间的接送，会议只安排一次免费欢迎晚宴，午餐等要另外付费，会务最后的参观费用（交通费及午餐费）也必须另外付费。会议还列出一列企业赞助清单，看来这些赞助的企业，每一家赞助的钱也不会多。会议有二个会场，一个会场做口头报告，另一个会场，让论文做成海报，在展位上展示。这些赞助商，往往也给一个展位，让他们介绍公司的产品及情况。若国内开会也这样做，估计不可能形成现在国内的 “会务经济”，不少不搞研究的单位与个人，通过举办各种会议来赚钱。本次会议名称是第四次国际厌氧氨氧化会议（ The 4 th International Anammox Symposium in Osaka ），但参加会议的人员有一半以上是我们中国人，中国人也提供了一半以上的会议报告。参加会议的人员，除了中国人外，日本人也不少，另外还有几位韩国人，二个泰国人，二个越南人与一个美国人。参加会议人员总数在 100 人左右。日本古川教授一般认为是日本做厌氧氨氧化最早的专家，他是熊本大学的名誉教授，在日本也开了一家水处理技术顾问公司。古川教授是这次会议的主要召集人，国内有他的学生，我们这次参加会议，也是他原来的学生朱教授通知我们来参加的。我们也想通过这会议，了解国际上厌氧氨氧化的动向，及我们与他们的差距。随着对黑臭水体的治理要求及水体富营养化控制要求的提高，最节能，低碳的厌氧氨氧化脱氨工艺成为研究热点。厌氧氨氧化最早是 30 年前欧洲荷兰科学家发现的一种生物脱氮现象，文献报导，工程化应用的厌氧氨氧化工艺，最早设计建设在本世纪初，目前全球已超过 100 家，主要在欧洲地区。但这个国际会议没有一个欧洲代表。国内的有环境科学与环境工程学科的大学，似乎都有研究厌氧氨氧化的老师。这几年厌氧氨氧化研究论文比较多，但在亚太地区，真正成功大规模工程化应用的工程实例并不多。厌氧氨氧化从发现到现在也只有短短的 30 年的历史，而欧洲比我国最早开展这项研究也提前了差不多十多年，现在我国对厌氧氨氧化的研究已全面兴起，应用才刚刚起步。在会上，听了一家日本公司的报告，他们在处理养猪场废水的过程中，原设计就是采用常规厌氧－好氧处理工艺，但经过二年多的运行，发现池壁有红色的颗粒污泥，并能检测到厌氧氨氧化微生物，从而确认了厌氧氨氧化的存在。我想起了一个多月前，评审一篇要发表了国内学术杂志上的一篇论文，内容是类似的，就是养殖废水的处理，经过多年的运行，发现处理过程中氨氮的脱除效果超过传统的硝化－反硝化工艺，可能存在厌氧氨氧化，并通过多通道 DNA 分析，找到了厌氧氨氧化的特征微生物。听上去，这些厌氧氨氧化的发现与应用过程，都是偶然发现，在厌氧氨氧化理论得到普遍认可，从而确认了厌氧氨氧化的过程，这些形成厌氧氨氧化工艺条件的时间都长达 2 年或以上，但这些已实现了厌氧氨氧化的装置，能不能有效地成功复制？能不能从自然王国进入必然王国，应还是未知数。这次会议，只有一个会议室，我听了所有的研究报告，似乎大家的研究，仍以发表论文为主，有不少探索如何形成颗粒厌氧氨氧化污泥的机理，及利用现代生物学分析手段，进行菌群分析。不少研究者，只有如何写论文的思维，而缺少考虑开发研究的技术如何应用的问题。其实这二种思维方式还是有较大差异的。若以发表论文为目标的思维，就一定要考虑创新性，点子越新越好，越稀奇古怪越吸引人，并要寻找效率最高点，操作最佳点，不考虑它的成本，它的操作稳定可靠性。而做带有应用背景，且想开发的技术能得到大规模的工程化应用，则必须考虑成本因素，更要考虑它的稳定可靠性，不是一个最佳点，而是一个稳定可以接收的操作区间。国内不少大学都有教授与博士参加这次会议。虽然对于绝大部分研究人员来讲，并不容易将研究成果从研究论文转化为实际工程应用，但总会有一定的比例会转化成功。我们对厌氧氨氧化的研究，始于 2 年多前，在当初确定这个研究方向，我们就确定以应用为目标，虽然这 2 年多以来，在国际期刊上我们已发表了 10 篇研究论文，我们在工程技术应用上走得更快一些，对厌氧氨氧化的研究，不仅完成了实验室小试，现场中试，很多已完成了工程化应用验证。对氧化铁红高氨氮废水完成了 10 立方米的工程化应用验证；对印染丝光高氨氮废水，已完成了 70 立方米反应器的工程化应用验证；对于含高氨氮的垃圾渗滤液处理，已完成了 60 立方米的工程化应用验证，正在做一个日处理 400 吨的垃圾渗滤液前处理厌氧氨氧化工程的改造。我们对厌氧氨氧化的研究与应用，是在理论研究指导下的工程化应用，通过一年多的工程化应用验证，我们有信心启动一套厌氧氨氧化反应器，不再是自然王国的 2 年甚至更长时间，而是要求控制在 3 个月内。我相信，国内的其它研究单位或工程化应用企业，也很快能做到这一点。根据我们目前的研究情况，结合国内的理论研究结果，我敢肯定地讲，国内的厌氧氨氧化大规模工程化应用，将在未来 2 － 3 年全面推广应用开来。会议的最后一天，也是我最想参加的环节，参观日本的一套厌氧消化污泥压滤液的厌氧氨氧化处理工程及一座市政污泥焚烧厂。首先参观平野下水处理场的厌氧氨氧化工程。这污水处理装置就好象一套现代化的化工装置，处理系统的管道，阀门等，大部分采用不锈钢材质，且系统中安装了大量的氨氮浓度，溶解氧（ DO ）， pH 值，流量计，压力传感器等分析检测仪表。工程做工精细，管道设备布置整齐，管道固定、围栏及防腐等细节也做得很好，在系统设计的规范性，安全性，可圈可点不少，真值得学习。处理厂采用的工艺是：先投加铁盐进行污泥脱水，得到的污泥压滤液通过好氧脱除水中少量的 BOD （介绍说 BOD 从 100 － 200 mg/L ，降到 50 mg/L 以下）；后接亚硝化反应，在亚硝化的过程中，投加碳酸钠补充碱度，然后，再经过厌氧氨氧化装置脱氨及总氮。从工艺上来讲，这里可能存在二个问题， 1 、污泥脱水，若使用阳离子 PAM ，则可以保留大量碱度，从而可以减少甚至免除后续碳酸钠的投加。 2 、进水的氨氮比较高，通过好氧，脱除 BOD ，有时很难达到目标，因为高浓度氨氮对异氧菌有强烈的抑制作用，若采用亚硝化或硝化后的水回流，按 BOD 的数值决定回流量，则通过厌氧反硝化过程消耗进水的 BOD ，这样做更节能，且操作更稳定可靠。据介绍，这套系统， 2013 年立项，设计花了 2 年半，建设花了 1 年多，启动到正常运行又花了 2 年。我们已做了 1 年多大量的工程化验证工作，对工程上厌氧氨氧化的规律已充分掌握，若这工程由我们做，设计 1 － 2 个月，建设 2 个月（取决于土建的速度），调试运行达到设计要求的氨氮脱除率，也只要 2 － 3 个月即可达设计目标，其建设投入运行速度，可以提高十倍。第二个参观项目是大阪污泥焚烧厂。这座污泥处理厂的建筑很漂亮，大楼设计成色彩艳丽的卡通图案，据说当年要将其成为大阪申请奥运会举办城市的一个亮点。大阪其它市政污水处理厂的污泥，将含水 97% 左右的污泥通过管道输送过来，首先通过离心脱水机脱水，将污泥的含水率降到 80% ，然后，在烘干机中使用高压蒸汽烘干，烘干预热后的污粉再进入焚烧炉。污泥焚烧炉是这里的技术关键，它通过天然气补充足够能量，将焚烧温度提升到 1400 度，最后，污泥变成熔融状，在水中淬冷后，得到体积更小，性质更稳定安全的黑色砂子一样微细颗粒。污泥离心机脱出的水也含有高氨氮，用蒸汽将氨氮吹脱出来，吹出的氨氮，与另外一个投加尿素的系统相互配合，用于锅炉废气的脱硝，经脱除大部分氨氮的废水，再回流到其它污水处理厂做进一步的处理。将市政污泥，通过 1400 度的高温，变成体积更小，性质更稳定的玻璃体，是这座工厂值得骄傲的亮点，整个工厂建设有参观通道与设备模型，它应成为了大阪这座城市的一张亮丽的环保名片。但我们也知道，要将温度升到 1400 度，能量的消耗是巨大的，对设备设施的耐火保温要求极高，设备投资高，再加上使用天然气为补充能源，运行维护成本也极高。据介绍，日本的污水处理都属于政府支付的公共事业，成本不是主要考虑因素。现在越来越忙，我抽出近一周的时间参加日本的这次会议，收获许多，要感谢会务组的精心安排。会务组的安排有许多可圈可点之处，值得我们借鉴和学习。; 12001 次阅读|17 个评论

北交大事故报告的解读与联想: 热度 12 Taylorwang 2019-2-15 08:47; 经过一个多月的调查，取证，北京交通大学实验室爆炸燃烧的官方正式事故原因报告出来了，该起事故直接原因为：在使用搅拌机对镁粉和磷酸搅拌、反应过程中，料斗内产生的氢气被搅拌机转轴处金属摩擦、碰撞产生的火花点燃爆炸，继而引发镁粉粉尘云爆炸，爆炸引起周边镁粉和其他可燃物燃烧，造成现场 3 名学生烧死。事故调查组同时认定，这是一起责任事故，北京交通大学有关人员违规开展试验、冒险作业；违规购买、违法储存危险化学品；对实验室和科研项目安全管理不到位。在事故发生当天，我曾写过一篇文章对事故的原因进行推测，现在看来推测的结果与官方正式的事故原因调查报告基本吻合。在 2018 年 12 月，该实验室采购了 30 桶镁粉（每桶 25 公斤）， 40 袋水泥（每袋 25kg ）， 28 袋磷酸钠， 8 桶催化剂，以及 6 桶磷酸钠。从这清单中，镁粉，磷酸钠，磷酸，水泥粉等都列在其中，应该是用搅拌机将这些物料混合，然后制粒，通过水泥的固化作用，形成小颗粒，再利用鸟粪石的原理，吸附垃圾渗液或其它高浓度氨氮废水中的氨氮。有人认为课题组的教授只是知道了其他研究人员的创意，然后就冒险进行这项产品的试制，这显然低估了该课题组教授的智商。看到这材料清单，就知道这不是小试验，而是小批量生产。有不经过实验室烧杯小试验而直接投入批量化工业生产的吗？镁粉一吨报价 2 万多元，采购这一批化工原料不便宜。肯定已做了不少小试验，并做了配方优化实验，觉得做出的小颗粒真的有效果，才下决心扩大生产，用于工程化应用试验。本次事故的罪魁祸首是镁粉，除镁粉，氧化镁、氯化镁或硫酸镁等，都可以提供能用于鸟粪石反应需要的镁离子，且氧化镁或其它的镁盐，比镁粉要便宜很多，为什么选用镁粉，而弃用其它便宜的镁盐？可能用镁粉有以下一些优点： 1 、镁粉能比其它的镁原在同样的重量条件下，能提供更多的镁； 2 、镁粉在与磷酸与水的作用下，生成氢气，而氢气泡能让生成的混凝土颗粒形成多孔结构，从而更利于颗粒在水中的吸附； 3 、镁粉有较强的还原性，形成的原子氢还原性也强，它有可能将水中的硝酸根，还原为氨氮，从而使生成的吸附颗粒，不仅能脱除氨氮，还能脱除部分硝酸根。这次事故的核心问题是项目组织者缺少安全意识，没有对自己的生产过程及产品进行安全评估。化工产品的生产，对每个生产单元都必须进行生产安全评估，了解在每个生产单元中可能存在的过压风险，真空风险，爆炸燃烧风险等等，从而在设备上做好必要的安全防范措施，如必须采用氮气密封操作，必须安装安全阀，必须安装爆破蝶等等，确保生产过程中的安全。另外，对生成的产品也要进行安全评估，产品在贮存过程中，在使用过程中有没有自燃的风险，有没有产生有毒，易燃易爆气体的风险等。现在看来，由于在实验室做小试时，样品量太小，感觉到试出的样品，使用效果不错，就苍促地开展小规模工业化生产，而根本没有产品安全意识这根弦。其实做出这个产品，即使这次没有在生产过程中发生爆炸，将来在贮存或应用的现场，也有可能发生爆炸的风险。因为若有少量的水进入到产品中，就有可能产生氢气。而一旦氢气与空气混合，引爆氢气空气混合物太容易了，不需要金属撞击产生的电火花，有时气体在塑料管道中流动而产生的静电，都有可能引爆氢气与空气的混合物。安全问题是防不胜防的，只要涉及到化工品生产，就必须强调安全问题，一旦发生重大事故，就后悔莫及了。这次事故的主要责任人，肯定现在是最后悔的人，我们其它人，要从这次事故中吸取教训。有产品试制或生产的人员，对自己的生产过程和产品，自觉做一个安全评估，将安全问题解决在没有发生事故之前。; 14073 次阅读|30 个评论

拿国基有偶然性，争取偶然性抓住必然性: 热度 19 Taylorwang 2018-8-22 08:21; 提交申请书等待了近半年，看到科学网的通知，8月 16 日国基评审所有结果全部公布。按用户名和密码，登录后发现自己申请的项目仍处于项目评审中，心中就感到凉凉的。又过了二天，终于收到评审结果的电子邮件，三位评审人，第一位的结论是：申请人具有较好的前期研究基础，研究团队结构合理，研究条件完备，经费预算合理。第二位的结论是：课题研究目标不够明确；拟解决的关键问题不够深入；研究内容缺少深度；微电极、高通量测序等为业界近几年普遍采用的方法，研究方法缺少创新性。第三位的论论为：综合而言，该项目具有显著的创新性和探索性，也具有潜在的应用价值，申请人在提出合理科学假设的基础上，也设计了合理恰当的研究内容，项目整体可行，也具有一定的前期研究基础，经费预算合理。建议资助。从这个结果看，第二位给了一个“ C ”，今年的申请也就注定失败了。虽然大家都说基金申请书的质量是第一位的，写得好的本子，命中的可能比较大，但由于看问题的角度不同，每个人的喜好也不同，能给出的结论就不同，故基金申请的评审仍存在一定的偶然性。也许第二个评审人换上其它的人，可能今年我的基金就中了。既然基金申请存在偶然性，没有中也必须接收这个事实，但技术开发的应用则不存在偶然性，能否成功推广应用，取决于我们是不是一步一个脚印地真的解决了技术在工程化应用过程中可能存在的各种问题，是不是真的能为客户解决了环境污染的问题，是不是真的能为客户解决污染问题的同时，又降低了治理污染的成本！一年半前我们偶然发现了废水中使氨氮稳定亚硝化的方法，而稳定亚硝化是节能低碳的脱氨工艺——短程硝化反硝化与厌氧氨氧化的重要环节。在发现了这种稳定的亚硝化方法后，我们也发表了几篇质量不错的论文。为了进一步探索其稳定亚硝化的机理，申请了 2018 年度的国家自然科学基金。近年来为了进一步改善环境质量，防止水体富营养化，国家在新的废水处理排放标准中，往往增加了总氮的排放标准，脱除废水中的氨氮与总氮，逐渐成为水处理研究的热点，和工程化应用的重点。而低碳节能的厌氧氨氨化工艺的开发与应用，也就必然成为研究开发的重心。以往的厌氧氨氧化工艺，由于应用条件比较苛刻，实际工程化应用并不多，国外的工程公司在国内的应用报价高昂。我们由于发现和掌握了新型的稳定亚硝化方法，自信地认为找到了稳定应用厌氧氨氧化的钥匙，在申请国家自然科学基金的同时，我们也着手布置厌氧氨氧化工程技术应用开发的研究工作。从 2017 年 8 月东北大学朱教授给我们邮寄了 200ML 的厌氧氨氧化菌种，我们就正式开展了厌氧氨氧化的应用性研究工作，到目前为止，刚好差不多一年。实验室的厌氧氨氧化反应器，从 500ML 的反应器，扩大到 8 升的反应器，再做到 50 升的厌氧氨氧化反应器。一个多月前，我们又启动了 250 升的厌氧氨氧化中试装置，同样取得预期的良好处理效果。现在，我们正加工 10 吨的工程化验证的厌氧氨氧化反应装置，并联系了三个可以做工程化应用的工厂，来做大规模工程化应用前的最后验证。为了杜绝可能的偶然性，找三个可以应用厌氧氨氧化的工厂，保证这工程化应用验证的研究能如期开展。由于厌氧氨氧化表现出极强的节能降耗特征，与目前最常用的硝化反硝化脱除废水中的氨氮和总氮相比，其处理成本往往是厌氧氨氧化的 5 － 8 倍，工程化验证的成功，也就自然打开了大规模工程化应用的大门！这次国家自然科学基金没有拿到，其实这段时间课题组一直积极地开展对相关问题的研究，今年又增加了 2 篇相关 SCI 论文的发表，为 2019 年度的国家自然科学基金申请增加了进攻的“炮弹”，但能否拿到国家自然科学基金，决定权在别人的手中，其偶然性仍然存在，特别是象我这种直抒已见的一些做法，有时可能无意中得罪了某位重要的人而增加了失败的偶然性。 “江山易改，本性难移”，要改变现在这种秉性也难了。偶然性命运掌握在别人的手中，必然性，则完全取决于自己的努力。我能做的只是明年再积极申请基金，争取 “偶然性”的最好结果，用更多的精力放在技术的应用推广上，确保必然性的应用技术成果推广。我想，争取再用 2 年左右的时间，将目前文章多而应用少的厌氧氨氧化工艺技术，在中国变得象到处使用的废水处理活性污泥法一样，得到更广泛的应用和推广。; 22698 次阅读|39 个评论

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