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论文易写，应用真难: 热度 16 Taylorwang 2020-10-26 09:01; 近年来为解决水体富营养化问题，国家对脱除水中氨氮与总氮的要求越来越高。 4 年前，为探索解决冬季低温条件下，微生物活性低，污水处理厂氨氮容易超标的问题，我们想到吸附几乎不受低温的影响，从而采用沸石吸附，再通过生物再生的方法，解决因硝化菌低温失效引起氨氮超标问题。若将水体全部升温，加热成本高昂，只将吸附了氨氮的沸石床升温，加热量则要少得多，并在升温条件下将沸石吸附的氨氮通过生物转化脱除来再生沸石。想到一个新点子，说干就干，将实验室一有机玻璃柱填充对氨氮有吸附功能的沸石滤料进行相关的生物再生研究。在分析解读实验结果时，我们发现采用沸石填料，生物再生时氨氮绝大部分转化成亚硝态氮，而不是常识的硝态氮。这是一个研究亮点，因为稳定的亚硝化是节能环保的脱氨工艺 ——短程硝化反硝化和厌氧氨氧化的技术瓶颈。我们进行系统化的实验研究，完善实验记录，相关的研究论文英文稿投到 SCI 杂志 BT ，不到一个月就录用发表，中文搞投到《中国环境科学》，也只花了不到二个月就录用发表。看来同行们也认可这项研究内容的创新性，从而启动了我们课题组的新的研究方向，低碳节能的生物脱氮技术研究开发。目前公认的最低碳节能的生物脱氨技术为厌氧氨氧化，常规的硝化反硝化脱氨，需要消耗大量的碳源，厌氧氨氧化不需要碳源，且厌氧氨氧化的曝气能耗，也只有硝化反硝化工艺的三分之一。将稳定亚硝化的新发现与这些低碳节能的生物脱氨工艺结合成为课题组研究开发重点。东北大学朱教授实验室有厌氧氨氧化装置运行， 2017 年 8 月我带领一名博士生与一名硕士生，从广州飞赴沈阳。朱教授给了我们 200 ml 的菌种，并告诉我们，去他那里拿菌种的可能有十多家了，真正能将红菌培养成活的并不多，希望我们能成功。为了这宝贵的红菌不至于在我们手上死光，我们查阅了大量的文献，小心翼翼地培养起来。红菌在我们手上居然没有死，反而增殖了。培养它的反应器，从 1 升，增加到 8 升，后来又设计了 50 升的反应器。为了保证春节期间这些红菌还能稳定增长，研究生们都回家过年，我自已亲自上阵来养护这些红菌。在养护过程中， 50 升的反应器，从最初一个，后来增加到 4 个，除培养增殖红菌外，也用红菌做各种脱氮的实验研究。经过近一年的实验室研究，决定开展工程化应用探索。 2018 年 7 月，设计加工一个 200 升中试规模的实验装置。我们将近一年对厌氧氨氧化工艺摸索的经验和教训都总结到这个装置中，实验开始后，果然不负众望，该反应器表现出极强的环境适应能力和较高的可靠性。启动反应器，在最初的十天适应期过后，微生物的生长进入对数增长期，处理负荷竟然拉出一条漂亮的增长直线。以 200 升中试实验装置稳定运行为基础，着手设计加工 10 立方米的工程化验证装置。有了这套工程化应用验证系统，及它在工厂现场的实际运行，将工程化过程中可能碰到的问题全部暴露出来，并可以精确地预测将来废水处理成本，确保大工程能顺利运行，同时，也可给业主提供更加充足的信心。通过一个月左右的设备加工，我们将这装置安装在废水中没有碳源，只有氨氮和较高硫酸根浓度的氧化铁红厂，进行氧化铁红高氨氮废水处理工程化应用验证。在氧化铁红厂，这套 10 立方米的厌氧氨氧化处理装置表现出极佳的处理效果。混酸法铁红厂的氨氮污染问题，一直是氧化铁红行业难以解决的难题。由于高铁线建设的需要，该铁红厂必须搬迁。且 10 吨工业化验证系统的成功运行，在新建铁红厂的环评报告中采用厌氧氨氧化的脱氨工艺，并以 10 吨工业化验证系统的运行数据，证明了脱氨工艺的可靠，从而顺利地通过了新工厂建设的环评。为了能拿到第一个厌氧氨氧化的应用工程，我们一直不懈地努力。氧化铁红厂的废水处理，经十吨的工程化验证系统的验证，该工艺完全可行，由于受疫情的影响，新厂迟迟没有开工建设，工程化应用项目也只好等着。针对纺织印染行业丝光高氨氮废水处理，氨氮浓度在 1000 ~ 3000 mg/L ，我们投资近百万建设了一套 30 立方米，后来又追加到 70 立方米的厌氧氨氧化工程化验证系统。对这种水的工程化验证过程中，还是碰到了不少技术问题，通过半年多的调整和探索，终于达到了工程化应用验证的要求。但具体的工程化项目，公司方面一直希望通过更长时间的验证，且与其它的方法做更多的技术经济比较来做决定。就这样，该装置一直维持着运行，后来，又碰到了新冠肺炎，再加上该公司的纺织成品，主要出口美国，而美国的进口量急剧下降，更加减少了公司对该项目的需求。似乎前期我们为了拿到工程项目而开展的大规模工程化验证投入白费了。电路板行业的碱性蚀刻废水，经除铜等预处理后，废水的氨氮浓度仍有 1000 ~ 2000 mg/L ，甲方给我们送了经除铜等重金属后的水样。该废水看上去没有悬浮物，但在实验室中，进入到厌氧氨氧化反应器，就使红菌由红转白而失去脱氨活性。经检测发现水样中残留铜 5~10 mg/L ，而铜离子浓度在 1~2 mg/L 对厌氧氨氧化红菌就有抑制作用。在实验室通过除铜预处理后，即顺利实现厌氧氨氧化脱除氨氮。第一份工程合作合同商谈得差不多了，后来甲方以我们还没有做过第一个电路板行业厌氧氨氧化工程而泡汤。我们还试过污水处理厂污泥的厌氧消化液。此废水中的亚铁盐浓度很高，经预处理除铁后，则可以很好地通过实验室的厌氧氨氧化装置脱除氨氮与总氮。从我们开始做厌氧氨氧化工程化应用验证开始，我们应已具备工程化应用能力。这二年多来为能拿下第一个厌氧氨氧化的应用工程，我们一直不懈地努力。工程化验证的装备，从 10 吨系统， 30 吨系统，到 50 吨标准化集装箱系统。这二年，我们也拿到了江门铁红厂与中铁环境的二份厌氧氨氧化的中试合同，合同额小于我们实际的中试投入，但得到了中试成功后将采用我们的技术承诺。这二项中试，我们差不多准时完成，所有指标都达到预期的要求。但由于各种原因，实际工程都拖延了。前前后后为工程化应用，投入的研发资金已有数百万元，为推广应用，只要存在可能我们都积极争取，但这二年多来，除我们自己做的垃圾渗滤液工程进行厌氧氨氧化改造外，没有能拿到其它公司的厌氧氨氧化应用的工程合同，我都有点后悔这巨额的研发投入是否值得。厌氧氨氧化还属于科学原理清楚，并能得到同行承认的技术，自己知道那么好的技术，却难找到实际应用工程，若真是开发的一项全新开创性的技术，估计应用推广更难！虽然拿不到工程项目，但中试，工程化验证的投入与实验，促进了课题组的应用基础研究，研究的成果反映在专利的申请与论文的发表上，专利申请了十多份，论文发表量也在增长， 2017 年发表第 1 篇关于脱氮的 SCI 论文； 2018 年，发表了 2 篇脱氮的 SCI 论文； 2019 年，发表了 6 篇 SCI 论文；今年将有更多的相关论文发表，国内的有影响的中文环境类期刊，如《中国环境科学》、《中国给水排水》等，也都有我们发表的文章。显然，论文的发表要容易多了。皇天不负有心人，终于等到了第一个工程化应用机会，佛山最大的纺织印染企业在我们现场的工程化应用验证系统稳定运行二年以后，由于公司新产品销量较好，含氨废水的量有所增加，再加上公司重视环保，终于与我们签证正式工程应用合同，日处理 500 吨高氨氮废水的厌氧氨氧化工程合同终于正式签订。搞新技术的研发，不仅要积极争取，更要能善于等候！当这第一个对外服务的工程项目开展后，后面的氧化铁红厂高氨氮废水处理，与中铁合作的高铁列车厕所高氨废水处理工程等项目将陆续签订。对于技术应用开发而言，有时开拓市场所花的精力，要比研发花的精力还要多！对于厌氧氨氧化技术，由于它具有绿色低碳等优点，同时，也是发现和研究开展得比较迟的技术，国内的高校，只要有环境专业，往往都有教师研究厌氧氨氧化，但真正能研发出工程化厌氧氨氧化装置的课题组很少。虽然在工程化的过程中还有许多问题要解决，还要花不少钱。现在我能感觉到，并不是大家都不愿意做工程化应用，而是太难找到做应用的机会。发现一个研究亮点，查阅资料开展研究相对是容易的，真正开展一项新技术工程应用的机会，真的太难了。这不仅要自己努力，外在的条件也必不可少，一定要求 “天时，地利，人和”。对于刚开始进入科研的年轻人，搞应用则难上难。因为年轻，没有高端的人脉资源，也没有充足的工程化启动资金。这可能是高科技领域风险投资， “天使投资”兴起的原因。对于我来讲，一直开展以应用为背景的应用基础研究，且成功地将几项成果做了推广应用。在自己熟悉的研究领域，对新技术应用可能性评估还是积累了足够的自信。以前都是促进自己团队的研究成果转化，将来应更多地鼓励和帮助其它年轻的科技工作者。; 10360 次阅读|47 个评论

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）; 4666 次阅读|4 个评论

困惑与解惑: 热度 1 Taylorwang 2020-1-19 09:23; 接触氧化铁红行业也有十多年了。氧化铁红行业利用其它生产过程中产生的废弃物（如废铁皮）变废为宝，属于资源回收对环境保护有利的行业。这些废铁皮，采用湿法氧化工艺，在酸性条件下通过空气不断氧化，生成红色氧化铁粉末。在这个生产过程中，硫酸，硝酸等都可以用，但由于硝酸法生产的产品，着色率高，质量好，市场需求大，故绝大部分氧化铁红使用硝酸作为原料生产的硝酸红，或以硝酸为主的混酸红。使用硝酸生产氧化铁红，在生产过程产生废气中往往含有一定量的氮氧化物，同时也产生一种废水。这种废水呈红色。要脱除废水中的红色，还是容易的，它主要是水中残留的氧化铁红粉末引起的，只要有很好的沉淀即可脱除。但这种废水中，还含有高浓度的氨氮。当初接触这个行业时，根本想不到废水中含有氨氮。从生产氧化铁红的原料来看，就是废铁皮，硝酸等，并没有氨氮，为探索这些氨氮的来源，及如何减少其污染量，在有一定的前期实验研究基础上，我们申请了国家自然科学基金，硝酸法氧化铁红生产过程中氮元素的形态转变机制及污染控制研究（ 21646008 ），并获得资助。通过研究，了解到这里的氨氮是硝酸根在酸性条件下，一部分铁在酸性条件下形成亚铁，亚铁再通过空气氧化而生成氧化铁，但大量的铁皮，也能将硝酸根进行还原。在这个过程中，一部分硝酸根，被直接还原为氮气和其它氮氧化物，另一部分硝酸根则进一步还原为氨氮。虽然实验研究也探索出在 pH 值偏中性条件下，硝酸根还原为氨氮的比例会下降，但反应体系 pH 值的变化严重影响反应系统的生产效率，及产品的色相品位，故在生产过程中为了减少氨氮产生而调整工艺参数是难以实现的。这样，硝酸法氧化铁红生产过程中从源头上消除氨氮废水的产生就不可能了，如何处理这种废水也就成为解决氨氮废水污染问题的关键。从废水中分离提取氨氮做资源回收，但回收的氨氮主要用于农业化肥，价格低廉，虽然有人开发出一些氨氮回收的方法，从经济成本核算考虑，往往得不偿失。生化法脱除废水中的氨氮是相对比较便宜的处理处置方法。生化法脱除氨氮，主要有完全硝化反硝化，短程硝化反硝化，与厌氧氨氧化三种。完全硝化反硝化和短程硝化反硝化，都要消耗大量的碳源，且由于废水中存在大量的硫酸根，投加了碳源，在反硝化的过程中，存在硫酸盐还原菌利用碳源，将硫酸根还原为硫化氢，从而导致恶臭及抑制反硝化过程的风险，故反硝化工艺控制要求严格。若使用厌氧氨氧化的处理方法，可以完全免除碳源的投加，而从杜绝了硫酸盐还原菌滋生的条件，且大大节省氨氮废水的处理成本。厌氧氨氧化工艺，国内研究人员不少，由于它具有不需要碳源，动力消耗低，污泥产量少，容积负荷高，综合处理成本低廉等优点，几乎每个有环境工程专业的大学，都有人研究厌氧氨氧化工艺，发表研究论文很多，但真正工程化应用不多。解决氧化铁红高氨氮废水的处理，也是驱动我们将这项工艺从实验室研究推向工程化应用的重要原因之一。我们集中力量，花了三年时间，终于解决了厌氧氨氧化大规模工程化应用的难题。为了让我们开发的厌氧氨氧化处理工艺能应用于氧化铁红行业，我们参加了氧化铁红行业的年会，并在会议上对该废水处理技术进行了介绍与推广。现在我参加国内的一些研讨会，作为邀请嘉宾已很少交会务费。为参加这个会议进行技术宣传推广，我们花大钱赞助了这次会议。通过成本核算比较，对于处理 1000 mg/L 氨氮的氧化铁红废水，采用常规的完全硝化反硝化工艺，处理成本高达 40 多元，而采用我们开发的厌氧氨氧化工艺，处理成本可以降到常规方法的三分之一，吨水处理成本也需要 15 元。一吨氧化铁红产品大约产生 20 吨的废水，折算成每吨氧化铁红产品的废水处理成本，常规的完全硝化反硝化，一吨产品需要增加近 1000 元的废水处理成本，而采用我们的方法，也要增加处理成本 300 元。与宁波一家外资的氧化铁红厂交流，废水处理及废气处理，他们一吨产品的环保成本大约 2000 元。会议期间大家对我们开发的新技术还是感兴趣，也基本认可工艺原理与技术的可行，但会议开完到现在，难以找到一次真正应用的机会。最近，通过与几家铁红厂的老板沟通，我知道了问题的关键。虽然绿水青山就是金山银山正不断深入人心，但某些地方，特别是一些经济欠发达地区，仍存在牺牲环境来发展经济，一些地方保护措施也依然存在。由于太湖蓝藻爆发，使江浙一带对排入水体的富营养化物质的控制要求越来越严，这样，原来一些氧化铁红生产厂因为废水高氨氮问题就不得不被关停。据介绍，这些被关停的工厂，其中有些经理与工程师，就跑到广西，湖南等偏远地区，又建设了一批氧化铁红生产厂。全国的氧化铁红总产量及需求量每年约 60 万吨，被关停的工厂年产能不到 10 万吨，据说这些新增工厂的产能就达 30 万吨。这些工厂生产的氧化铁红卖到广东及江浙沿海一带，每吨报价不到 5000 元，这价格已低于沿海地区不做废水处理的氧化铁红生产成本。由于房地产行业不象几年前快速发展，建材市场逐渐疲软，市场对氧化铁红的需求也不高。我从其它朋友处也了解到，今年氧化铁红行业不少工厂都处于亏本经营状态，在这种情况下，再要求这些工厂建设和改造废水处理工程怎么可能呢？在产能过剩，又有地方保护主义的条件下，再好的环保技术也难以推广应用。估计国内其它产能过剩的行业，也有类似的情况。最近，国家环境部在长江排查出 6 万多个排污口，比地方掌握的多 30 倍，我就不相信当地环保部门不知道有这些排污口，可能仍是诸侯经济思想，及地方保护主义作怪！; 11103 次阅读|2 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。; 12002 次阅读|17 个评论

会场上忍不住批评了国外大公司: 热度 7 Taylorwang 2019-9-9 09:11; 最近参加了一个全国性垃圾渗滤液（渗沥液）处理技术研讨会。会议上国内不少科研单位与公司介绍了自己最新的研究及应用成果。垃圾渗滤液应是最难处理的废水之一，之所以难处理，主要存在两大难点：一是高浓度氨氮，二是存在难以生物降解的有机物。高浓度氨氮带来的生物毒性，使成本低廉的常规处理生化法存在稳定性差，且难生物降解的有机物，同样也难以通过生化法脱除。国内最大的城市，同样也拥有最大的垃圾填埋场，垃圾渗滤液的处理规模也是最大的。为处理这些最难处理的废水，引进国内，甚至国际上最强的水处理公司。为保证生化处理的稳定性，引进了来自欧洲的著名环保公司来脱除垃圾渗滤液中的氨氮。该公司采用了物理化学脱氨工艺，将垃圾渗滤液中的氨，从渗滤液中提取出来，得到白花花的铵盐，美其名曰 “资源回收”。虽然工艺介绍得很模糊，更没有成本核算，但作为有基础物理化学功底的人，就可以推测出其工艺原理，猜测出其处理成本。将氨从垃圾渗滤液中分离出来，无论采用吹脱、离子交换或膜分离等工艺，一般都要投加碱，用碱的钠离子来置换废水中的铵离子，且等当量投加碱。若脱一公斤氨，则因分子量的关系，差不多要投加 2.5 公斤的氢氧化钠；要让氨形成白花花的硫酸铵，则必须用硫酸来吸收氨，一公斤的氨，又需要约 3 公斤的浓硫酸来吸收它，还要有加热、蒸发、干燥、结晶等工序，电耗不可能低。核算化学品的成本， 2.5 公斤的氢氧化钠需要约 10 元， 3 公斤的硫酸，硫酸的价格按一吨 3000 元计，则要 18 元，再加上电耗等，处理一公斤氨氮的直接成本，应不低于 40 元，还不计算设备折旧，及财务成本等。所得产品硫酸铵，作为农用化肥，是低值产品，一吨 1 千元左右，一公斤氨氮，即使生成 4 公斤的硫酸铵，无论怎样核算，这也是一笔大亏本的买卖。垃圾渗滤液有时每吨水含有 2 公斤甚至 3 公斤的氨氮，脱氨处理成本更加高昂。目前生化法脱除水中的氨氮，对于碳源很少的废水，最经济低碳的生化处理方法是厌氧氨氧化。厌氧氨氧化工艺是 1990 年荷兰 Delft 技术大学 Kluyver 生物技术实验室开发的。 2000 年以来，在欧洲陆续开始推广应用。近两年，我们也开始厌氧氨氧化研究，将该工艺应用于垃圾渗滤液的处理，并已做到工程化应用规模。研究发现采用厌氧氨氧化技术，处理老龄的高氨氮垃圾渗滤液，由于它的碳源很少，本身具有足够的碱度，其它营养物也丰富，几乎不需要投加其它化学药剂，就可以取得良好的脱氨效果，且不仅脱除氨氮，同时脱除总氮，将废水中的氨氮在厌氧氨氧化红菌的作用下转化为氮气而脱除。整个过程，只需要曝气风机及水泵的电耗即可，对于含 1 公斤氨氮的废水，吨水处理直接成本降到了 10 元以下。即使高达 3000mg/L 的氨氮，也能通过厌氧氨氧化脱除，这才应该是高氨氮的垃圾填埋场渗滤液的低碳绿色处理发展方向。若是一家普通的公司，由于对新技术跟踪与认识的差异，选用了一个常规的技术能解决问题，即使处理成本较高，该肯定还是应该肯定，我也不会讲什么。但对于来源于欧洲的一家大型环保公司，且号称拥有全球领先环保科技的公司，厌氧氨氧化已在欧洲有许多成功应用案例，该公司不可能不知道厌氧氨氧化技术，也不可能不了解厌氧氨氧化技术处理低碳 / 氮比废水的优越性。不选用低碳省钱的厌氧氨氧化工艺，而选用一个投资大，化学品消耗高的氨分离工艺，且用更多化学药剂的投入，回收了低值的化工产品，还要签上“资源回收”的标签，我是不能接受，也难以容忍。在会议上，轮到我发言时，我也不回避国外公司的代理人在场，直接批评了这家外国公司，只想在中国赚大钱，而没有能真正给我国带来最新的环保技术，缺少大公司应该具有的社会责任担当。中国环境科学技术的发展，靠引进是引进不来的，关键还是靠我们自己的研究来推进我国的环保事业的发展和进步。我的这几句话，赢得了会场上与会代表的掌声！暑假期间我原来的一位硕士研究生，研究生毕业后到欧洲一所著名大学读博士，假期回国到我办公室与我聊天，他目前的博士研究论文也与垃圾渗滤液有关。我问他，他看到的欧洲几个垃圾填埋场的垃圾渗滤液是怎样处理的，他说，就是通过厌氧氨氧化脱除氨氮后，排入城市下水道与市政污水一起处理。 40 年的改革开放，我国的社会经济获得了巨大的发展，取得了举世瞩目的成就，使我国成为最有潜力的发展中国家。但人口多，人均资源少也是不可回避的现实。我国还远远没有达到富得流油而不计成本的程度，我国人均产值与欧美发达国家相比，差距仍然是巨大的，我国仍将长期处于发展中国家。若一些垃圾渗滤液，只通过厌氧氨氧化处理，然后再通过城市污水处理厂进一步处理，垃圾渗滤液的吨水处理成本会降到 20 元以下。而现在国内有些城市的垃圾渗滤液的吨水处理成本已高达 400 多元。高额的处理成本，必然消耗大量的各种资源，从而导致各种浪费。君子爱财，取之有道，我并不反对公司为社会提供服务而获取应该获得的利益，但作为从事环境保护的公司，除了要考虑公司的经济效益，更要考虑社会效益与社会责任。环境问题，其实也是经济问题，更是社会问题。环境与经济，与社会必须协调发展，改善环境就是为了更好的发展经济，寻找用最小的成本，解决环境问题，促进社会经济和谐发展也就成为环境科技工作者必须认真考虑的问题。; 7953 次阅读|16 个评论

做一个优秀的科研合作者: 热度 11 Taylorwang 2019-8-20 07:19; 随着研究重点向应用转移，我们申请并获得国家自然科学基金资助的能力似乎在下降，今年又没有能拿到国基。到目前为止，我只主持过二项国基。搞研究开发，能拿到政府的纵向科研经费，这不仅仅是钱的问题，在许多人看来，拿纵向经费要比拿给企业服务的横向经费重要得多，且单位给出的考核权重系数也要大许多。近年来，国家加强将科研成果应用转化的资助立项，且由于科研成果转化，往往不是在实验室中瓶瓶罐罐的小试，而必须有现场中试，要做工程化应用验证，甚至要做一定规模的应用工程。这些成果转化项目的资助经费，就不是国基项目的几十万元，而是几百万元，甚至更多。有些比较大的科研成果转化项目，项目大，经费多，研究目标要求也多，往往需要几个单位共同合作申请。作为项目的组织者，要有极强的组织能力，依托单位最好也是行业内有影响，且组织者还要付出巨大的劳动。我知道自己不能胜任拿这些大项目的组织者，但我可以用已经在实验室取得的研究成果，寻找那些可能拿大项目的组织者，从而参与这些大项目的申请。实验室开发的几项有实用价值的技术，分别在 2015 年， 2017 年， 2019 年与三家广东知名单位合作，连续拿到了 3 个 800 万的科技推广应用项目。 2015 年的项目为印染行业污染控制技术集成、环保装备研发及其产业化。在这个课题中，组合进我们专利技术“臭氧－曝气生物滤池深度处理”，和反渗透浓水的深度处理与回用二项技术。申请书要求建一座日处理 5000 吨的臭氧－曝气生物滤池深度处理工程，事实上与我们合作的工厂，在项目进行期间，购买了我们专利“臭氧－曝气生物滤池废水深度处理技术”的使用权，建设了一座日处理 2 万吨的印染废水深度处理工程，这一技术模块超额完成任务；但反渗透浓水的日处理 1000 吨回用工程，一直拖着。直到今年发生重大转机，工厂决定投资 1118 万，建设一座日处理 3000 吨的浓水回用工程。等这个项目完成，我们团队超额完成了当初申请书中所规定的所有任务。 2017 年我们与广东最大的国资委水处理公司合作，又申请到了一项 800 万的城市污水低碳及资源化升级技术应用与示范项目。要解决低碳及污水资源化问题，也就是低碳脱除污染物，并将处理后的水质达到较高的排放标准，这与我们课题组一直研究的水的深度处理技术，及目前研究低碳脱氮技术完全吻合。为了拿到这个项目，网评通过后我作为申请项目组的主要人员参加项目答辩，回答了评审专家提出的各种问题。答辩完自我感觉良好，估计我们能赢，果然我们就中了这个大项目。我们通过这笔科研经费，将实验室的装置，放大成二个大型集装箱式的处理系统，安装到污水处理厂现场，并通过精确的计量装置，针对目前污水处理厂的水质特点，来证明采用新工艺能更节能环保。这二项广东省 800 万的重大科技应用专项课题，不仅为我们广泛开展研究活动提供了充足的科研经费，也促进了科研成果应用工作的开展。作为科研的副产品， 2018 年，在生物脱氮领域我们发表了二篇 SCI 国际论文。在相关研究领域，进一步研究探索， 2019 年到目前为止，课题组又有 5 篇 SCI 国际论文发表。为了将开发的技术能在国内进一步推广和应用，让国内的工厂和工程技术人员能了解我们的研究成果，我们也加强了论文在国内学术期刊的发表。如《中国环境科学》、《环境科学》、《环境化学》、《中国给水排水》、《环境工程学报》、《工业水处理》、《水处理技术》、《环境科学与技术》等杂志，这二年都发表过我们关于生物低碳脱氮和污水深度处理的研究论文。在工程应用方面，印染行业高浓度氨氮废水的厌氧氨氧化处理，目前正在开展日处理 80 吨的工程化应用验证。在含高氨氮的垃圾渗滤液处理方面，完成了日处理 50 吨工程化应用验证，正在建设日处理 200 吨的厌氧氨氧化垃圾渗滤液处理工程。由于有这些研究基础，今年我们又参加了由华南地区最大的环科所牵头的关于黑臭水体处理的重大专项。前二项重大专项我作为主要申请人，排名靠前。这次申请，我就不作为主要申请人。项目通过初选后的答辩，我仍是主要答辩人员。今年广东省的重大专项评审进行改革，评审专家都从其它省请来的省外专家，我自信我们提出的解决方案有创新性，在答辩过程中也很好地回答了评审专家提出的各种问题，真好彩，我们又拿到了这个 800 万的课题。对我来讲，已不在乎排名了，最主要希望能让开发的技术真的能推广应用，并能获得相应的科研经费。踏踏实实搞研究，搞应用，真的能开发出好技术，做一个好的合作者，也一样可以获得纵向科研经费资助。; 9448 次阅读|23 个评论

又一个留守的春节: 热度 10 Taylorwang 2019-2-7 06:24; 这个春节是我们课题组开展厌氧氨氧化研究以来我留守的第二个春节。微生物的培养，往往是一个长期的过程，为了保证培养的微生物能维持比较好的活性，往往要求春节期间生化培养系统仍能维持运行。以往的春节，离开广州过春节的次数比较多，跑得最远的地方，甚至在春节期间跑到南极。上一个春节，我是留在广州过的，照顾学校实验室的红菌，今年的春节，我仍留在广州，要照顾在大学科技园中的中试实验装置中的 “红菌”。暑假，课题组往往能保持一半以上的研究生留在学校，学校的实验室与大学科技园的实验室，都能维持正常运转。但春节不同，特别是春节的前后一周，人人都要回家。高铁，飞机等交通的便利，只要回家都可以来一场说走就走的旅行。实验室一下子就全部空了，只留下我这光杆司令。在春节前，还思考如何保证在二个工厂运行的厌氧氨氧化工程化装置的维护，后来，陆续收到厂方通知，春节期间工厂也全面停产，工厂停产后，整个系统就停电，停水与停汽。这样，我在春节工厂停产前，关闭了二个工厂的工程化验证系统。也好，春节后工厂重新开工，我们的系统也重新启动，正好可以验证我们的工程化验证系统的恢复速度与恢复能力。但学校的中试装置，我还是希望能维持，春节研究生回校后，就可以立即投入正常的实验研究。为了减少去实验室的次数，研究生离开前，已将中试装置的运行负荷降低到原来的一半，这样，四天只要维护保养一次即可。按照计划，年初二上午，必须赶到实验室，重新配制一桶进水，以保证下一个四天的稳定运行。开车三十多公里去座落在佛山的华南理工大学科技园，课题组在科技园开了一间科技开发公司，公司中配有二间比较大的实验室。当初决定在科技园中办这个公司，也是看中了这里的便利条件，及二年免租金的优惠，这二个实验室，缓解了我学校实验室严重不足的窘境。开车进入科技园，整个园区静悄悄，几乎没有看到一个人。华工科技园就在这个园区的一幢大楼。进大楼要使用电子门禁，我用配的门禁卡进了大楼。自动扶梯没有工作，只好顺着扶梯走到四楼，看到进入四楼的玻璃门上又有一个电子门禁，我就再用我的门禁卡想打开它，但这门禁卡对它不起作用。既然我已进入大楼，我想到安全梯应该是通的，就想从安全梯进入四楼，看到二楼，三楼的安全门都可以打开，我就满怀信心地通过安全通道走到四楼，可就是四楼的安全梯门给锁住了，必须用钥匙才能打开。没办法，只好打电话给学校科技园办公室主任，再通过物业管理公司，找到值班的保安，才将门打开，让我进入四楼。过年期间，身上总是备上一些小红包，准备给小区的门岗，楼道的清洁工等，对他们一年来的服务表示感谢，这样，我也就给保安送了一个小红包，保安推辞了一下，还是开心地收下了。这几年也招收了几位国外的留学生，留学生们在一些节日，都喜欢送一些小礼品，虽然价值不高，但大家都挺开心的。我估计他们在中、小学的教育过程中，可能都有相应的教育，社会氛围也有给小费的习惯，但国内没有给小费的做法，且要求制止行贿行为。建设和谐社会，互赠一些小礼品也真能融洽相互的关系，这里可能也有一个 “度”的掌握问题。到了科技园的实验室，检查了所有仍在运行的实验装置，虽然 4 天无人管理，系统一切运转正常，该消耗的水被消耗了，消耗的水量，也与预期的水量相同。按计划，加满进水桶的水，并将一些预先准备好的药剂，投加入水中，并搅拌均匀，工作就算完成了。再全面检查一下，关闭实验室的灯，关好门，就算完成工作。想一想今年的科研工作重点，国基还要继续申请，且在去年申请的基础上，又发表了 4 篇 SCI 论文，增加了不少炮弹，希望今年的运气能更好一些；省内的一些相关的科技项目，也要申请，学校科研及工程化验证研究项目开展，都需要不少经费。但对于我来讲，重中之重，仍是目前开发的厌氧氨氧化技术，真正能做到产业化推广。虽然目前正在进行的中试，及工程化验证试验，效果都令人满意，但离真正的工程化应用，还差最后的 “临门一脚”，希望在 2019 年，这一脚能真正地、漂亮地踢出去，并能命中目标。这样，明年的春节也许就不需要象今年这样，春节仍要盯着实验室的中试，做“光杆司令”的实验了。; 11458 次阅读|20 个评论

我们不惧怕且渴望与国际一流公司同台竞争: 热度 17 Taylorwang 2018-12-10 09:48; 臭氧－曝气生物滤池（ BAF ）工艺能在印染行业得到大规模的工程化应用，与广东溢达纺织有限公司的合作是分不开的。广东溢达纺织有限公司应是我国纺织印染行业有影响的大企业，为了提高印染废水的回用率，及为进一步提高印染废水的排放标准做准备，一直在寻找更好的印染废水处理技术。溢达公司本身也有较强的研发能力，公司的研发部门，在十年前其核心组成人员都具有博士学位。 2007 年，他们将印染废水回用到洗水工艺时，发现若废水的 COD 值大于 40 mg/L ，使用这种回用水洗白布，则白布上有可能出现黄斑。因而寻找能稳定地将印染废水经深度处理后，使其 COD 值稳定低于 40 mg/L 方法。公司的研发人员，看到我们发表的研究论文找到我们，在实验室研究中，可以将不可生物降解的酸性玫瑰红废水，经臭氧－ BAF 处理后，出水的 COD 小于 30 mg/L ，并能极好的脱色效果。我们与溢达公司于 2007 年 4 月签订了现场小试合同，处理水量每小时 20 升，出水按 40 mg/L 进行项目验收，先给一半的研究经费，若三个月达不到合同要求，则合同约定退回已支付的研究费用。我对我们的技术还是相当自信的，为了能拿到这个项目，同意了这项条款。项目开展后，不到一个月，现场废水处理出水的 COD 值就低于 30 mg/L ，效果好于合同的约定，溢达也爽快地支付了另一半的研究经费。但这每小时 20 升的处理水量还是太少了，结果只能用于定性地评估这方法的可行性，难以定量地评估水处理的经济性及稳定性。这样，几个月后，于 2008 年，溢达公司又于我们签订了每小时 5 吨，每天处理 120 吨印染废水现场中试合同。由于形成了相互的信任关系，合同就没有硬性规定达不到处理要求必须退回前期科研费。与现场小试一样，中试装置安装完成后，不到一个月就达到了合同规定的技术指标。溢达公司支付完合同的所有费用，并安排技术人员操作我们的中试系统， 2 年后于 2010 年准备建设一座每天处理 5000 吨印染废水的大型工程化验证系统。我们完成了工程的所有工艺设计，并承包了除土建外的工艺设备安装与调试，该处理工程取得圆满成功，印染废水经处理后，出水象自来水一样， COD 稳定低于 40 mg/L ，色度也稳定低于 10 倍，且处理成本也在预测的范围。该工程成为溢达公司的亮点，公司专门为这日处理 5000 吨的深度处理工程开辟了参观通道。由于这个工程应用的成功，我们也陆续带我们的潜在客户去溢达参观这套用我们的技术建设的印染废水深度处理工程。后来广州最大的印染企业互太日处理 4 万吨废水，东莞最大的印染企业德永佳日处理 6 万吨废水，及东莞超盈日处理 2 万吨的印染废水深度处理工程，都是看了溢达的这个工程后采用相同的技术继续签约建设，国内也有其它公司，如江苏的联发纺织也是看了这个工程而采用了相同的工艺建设日处理 2 万吨印染废水。有些纺织印染厂的氨氮超标，主要有二个工序产生高氨氮废水，一是印花工序，二是氨整理工序。最近，溢达公司的制衣工艺调整，产生一股高氨氮的废水。该高氨氮废水， COD 值比较低，可满足厌氧氨氧化的处理要求。国际知名环保企业帕克公司，通过国内的代理，提出可以通过他们的厌氧氨氧化处理这种废水，但提出一大堆的限制性要求，如必须调控进入系统的温度，水质水量也有限制要求，且报出一个近千万的工程投资。随着我们的厌氧氨氧化技术的日益成熟，我们应能承接这个厌氧氨氧化工程，且我们的报价只要国外公司的一半即可达到我们满意的利润要求。溢达要求项目实施必须稳妥，且在新领域的应用，同样要先进行现场中试，中试成功并得到大家的认可后，再上实际工程。我们已完成了氧化铁红高氨氮废水 10 吨的工程化应用验证，取得很好的结果，氧化铁红厂搬迁建设新厂，将采用新的工艺。溢达在中试合同中提出，中试的设备投资由我方支付，但在溢达中试过程中，溢达提供所有的水电条件，也提供相关的检测分析及药品，若中试成功，厌氧氨氧化技术在印染丝光高氨氮废水处理领域的应用，他们也算参与了前期的研究与开发，将来我们应用这项技术于印染丝光废水的处理时，他们应获得相应的 5% 的收益。关于这个条款，我马上同意了。因为溢达是行业内有影响的大公司，该技术在他们公司应用成功，其广告效应是巨大的。对于技术成果的应用推广，不少技术人员只想到技术的重要，其实市场更重要，不少好技术因为没有做好市场而束之高阁。给出这 5% ，有国内一流的大公司帮助站台何乐而不为呢？且合作都要共赢，我们将共赢的条款晒在阳光下，对双方的未来都有好处。溢达公司提出，这个合作协议要与华南理工大学科技处签，我告诉他们这个合同只能与我们为了脱除废水中的氨氮而专门成立的，且华南理工大学也参股的佛山化尔胺生物科技有限公司签。因为学校科技处不可能签一个不给华工任何科研费用，还要承诺将来中试成功后在相关领域应用，要支付对方 5% 的合同，除非先支付华南理工大学至少 20 万的科研经费。后来，溢达同意与化尔铵签定中试合同，相应的工作顺利开展起来。溢达的工程化验证装置是 10 吨系统的进一步改进，且将此厌氧氨氧化反应装置准备做成标准化系统，它将来可以每天处理 30 吨的高氨氮废水，处理能力是铁红厂工程化验证装置的 3 倍。项目确定后，我们立即热火朝天地干起来。等我们的工程化验证系统建设快要完工时，帕克公司又找回溢达，提出只要支付一定的人员劳务费，他们公司也愿意给溢达免费做中试研究，还讲原来的厌氧氨氧化系统的工程报价也真的高了一点点。这 30 吨的工程化验证系统，经过一个多月的建设，我们采用 10 吨系统的部分菌种，来启动这个 30 吨的装置。且投加菌种的第二天，装置就显示出一定的处理能力，并按系统设计要求，不断增长系统的处理负荷。通过 200L 的厌氧氨氧化中试反应装置， 10 吨的厌氧氨氧化处理氧化铁红高氨氮废水的工程化验证系统，以及这个 30 吨的厌氧氨氧化的装置，它们都具有快速启动，抗冲击能力强的优点。 200L 的装置，我们用了 2 周左右的时间，装置中的厌氧氨氧化红菌进入对数增长期。 10 吨的装置，通过 1 周的调整，而这个 30 吨的装置，投加红菌的第 2 天就进入了厌氧氨氧化红菌的对数增长期。我们自信地认为，我们设计出抗冲击能力最强的厌氧氨氧化反应装置，它也应是启动速度最快的厌氧氨氧化装置。实验室200L的中试装置 \0氧化铁红厂的十吨工程化验证系统\0 溢达经理告诉我，帕克又想回来做厌氧氨氧化的中试，我根本不惧怕帕克回来与我们竞争，我反而有点渴望与他们同台竞争。若他们真的来与我们一起做中试，且真的能胜出，我们也能有向国际一流的废水处理技术公司学习的机会；况且我们不可能全输，我们的厌氧氨氧化装置启动速度快，也一定能有很好的处理效果，且我们一定有价格优势！ \030吨印染废水工程化验证系统\0 通过这一年多的研究及思考，我们已基本掌握了节能低碳的生物脱氨氮工艺 ——厌氧氨氧化的精髓！当然，在将来一系列工程化应用过程中，还有可能碰到各种各样的问题，但所有问题应都能在实践过程中加以解决。国外，如欧洲、日本和美国的研究人员，他们相关的研究开展得比我们早，有可能基础研究比我们深，也掌握其精髓，但他们那边已没有相应的工业；也不象我们的研究按工厂的实际需求来开展，我们的研究比他们更加接地气；另外，最重要的一点，他们更没有我们的拚命精神！; 10459 次阅读|34 个评论

如释重负，这问题压了我十多年！: 热度 20 Taylorwang 2018-10-10 08:14; 氧化铁红是以废铁皮作原料的资源回收利用而生产的一种化工产品，全球大约 70% 的产量在中国生产，国外有些大公司销售的氧化铁红产品，往往是从我国采购氧化铁红原粉，再经研磨复配而成，有些外国企业甚至将包装材料送到中国工厂，直接委托国内的工厂加工。 2003 年有几位朋友投资建一家氧化铁红厂，朋友们也是看中我的化工生产方面的技术能力，希望我加入。我一方面想找一个可以深度合作的化工基地，同时也是基于朋友的情谊，也就筹了一笔钱加入了。这十多年来，关于氧化铁红的相关研究，也断断续续地进行着，为了解决氧化铁红的污染及清洁生产问题，前后有 3 位硕士研究生以氧化铁红方面的研究作毕业论文，也发表过 2 篇 SCI 论文，申请拿到过国家自然科学基金与广东省科技计划项目各一项。德国朗盛公司的总工，看到我们发表的关于氧化铁红清洁生产 SCI 论文，从德国飞到上海时，专门请我去上海进行技术交流。工厂从我加入时年产 4000 多吨，到十年后 2013 年我离开时年产量已近 2 万吨。当年虽然在清洁生产方面，帮助厂里利用废水处理产生的铁泥，并将其资源化，但工厂的废水污染问题，一直没有能解决。当初我也没有认识到铁红厂会存在氨氮污染，工厂当地镇的环保办，只测量废水的 pH 值与 COD 值， COD 值远远地低于国家排放标准，也没有认识到工厂会存在废水氨氮严重超标问题。后来国家对氨氮，总氮的控制要求越来越严，治理太湖的蓝藻问题，太湖流域的铁红厂氨氮问题显现了，这里铁红厂的氨氮问题也就暴露出来。作为水处理行业的专业人员，我也做了各种尝试想解决这废水的氨氮污染问题，限于当时的能力，一直没办法解决。因为氧化铁红厂的废水，除了氨氮高，硫酸根浓度也很高。若氨氮用吹脱法处理，操作成本相当高，回收得到的硫酸铵的最终处置也存在问题。用鸟粪石沉淀法，处理成本更高，虽然用鸟粪石沉淀脱除铁红厂的氨氮的研究我们也发表过 3 篇文章，但工程化应用必须考虑成本问题。用生化法，若采用常规的硝化－反硝化处理，废水没有有机碳，一定要投加大量的碳源，这将大幅增加处理成本，更主要因为废水中存在硫酸盐，反硝化时，在有碳源的条件下，会被硫酸盐还原菌还原为硫化氢而产生恶臭，且硫化氢的毒性，又抑制了其它的生化反应。虽然当年我也想到最时髦的“厌氧氨氧化”工艺有可能解决这个问题，但从查获的资料看，它的控制要求极严，国内还没有一家公司能真正工业化应用，且发表的文章表明研究都处于实验室阶段，怎可能应用到这个行业的水处理？我有一种感觉，若氧化铁红的废水氨氮污染不解决，总有一天会因为水污染问题而关厂。当工厂有股东年纪接近退休年龄，开股东会时大股东要求自己独自运作工厂，其它几个股东都看我如何表态。我很快同意退出，而让我最快作出退出决定的关键因素就是这个高氨氮废水的污染问题。想想一个水处理的专业人员，也是工厂的股东，而工厂出现如此严重的水污染，将来我都不好意思向别人解释。再说，虽然年年的工厂财务报表显示能赚数百万元，但我知道，这赚的钱都是大股东平时管理工厂省吃俭用省出来的。做实业真不容易，每次去工厂，我也在工厂的饭堂就餐，虽然饭堂会给我们加菜，但普通员工饭菜的质量是比较差的。若我不同意退出，公司的赢利可以从现在的正值，变成负值，将来甚至相互朋友都做不成。如何计算工厂的价值，我提出只计算实物价，不估算无形资产的方式，最后以投资收益比 1 ： 8 的方式，退出股东。虽然退出了股东，我仍是工厂的座上客，工厂若存在什么技术问题，我也乐于帮助解决，但如何解决工厂高氨氮废水的问题，一直象一件沉甸甸的石头压在我心上。这也是当我们在实验室发现稳定的亚硝化方法，立即调动全组的研究力量，全力以赴地投入厌氧氨氧化研究的一个重要驱动因素。在实验室，从厌氧氨氧化小试，到做体积 200L 的厌氧氨氧化中试，花了差不多一年的时间。当 200L 的厌氧氨氧化中试系统运行正常时，立即设计 10 吨的厌氧氨氧化的工程化验证系统。在此期间，我们也去氧化铁红厂取了工厂的废水，在实验室用小试装置做这废水，小试结果没有问题。这十吨的厌氧氨氧化工程化验证系统必须安装在有高浓度氨氮废水的工厂进行实验，选择验证地点，当然选与我们关系良好，也需要进一步验证高氨氮废水处理工艺的氧化铁红厂。这工程化验证系统，在现场投入运行 10 天后，氨氮处理负荷的增长就拉出一条漂亮的上升直线，且氨氮的脱除率，这十吨系统也达到 90% ，毫无疑问，用厌氧氨氧化法来处理氧化铁红生产过程中的高氨氮废水，从技术工程的角度来看是没有问题了！我终于如释重负，放下了压在心中多年的包袱。这氧化铁红厂因高铁建设的需要，也必须搬迁，新的铁红厂必须采用可靠的废水处理工艺，现场工程化验证系统的结论进一步验证了厌氧氨氧化工艺的可靠性。据我所知，国内氧化铁红厂的高氨氮废水处理问题目前没有能有效地解决，在太湖流域，有不少厂因氨氮污染问题而减产，甚至关闭。有一家工厂，采用了国内最牛大学的技术，号称投资了一个多亿来解决废水氨氮问题，据说也不能完全达到处理要求。而我们这里开发的厌氧氨氧化技术，不仅化解了我的心结，也必将为我国的氧化铁红行业的水污染问题，找到一条可靠，经济的工程解决方案！; 15368 次阅读|40 个评论

春节期间亲自上阵: 热度 12 Taylorwang 2018-2-21 09:25; 平时只要我到学校上班，都喜欢到实验室去转一转，与做实验的研究生聊几句，了解每位研究生实验工作进展，发现什么问题，取得什么结果，还要做哪些改进。这实验室转一转花的时间不多，哪几位研究生在实验室呆的时间多，哪几位呆的时间少，哪些当初设想好的实验，可能没有办法继续做下去了，该做重大调整等，都可以通过经常去实验室转一转而迅速了解。平时到实验室转一转，我也只是动口不动手，很少亲自动手配药剂，做分析检测等实验。随着年龄的增长，日子好象过得越来越快，转眼间寒假就来了。一年中最重要的节日就是寒假期间的春节。往年由于买不到票或交通不便，偶尔有研究生留在学校过春节，这几年国家大力建设高铁，节假日的应急交通能力迅速提高，只要想回家，票与时间已不成问题。这样，在春节前 2 月 12 日我与研究生及技术推广团队吃完年前大餐后，大家都回家过年。留在广州，能去实验室只剩下我一个人，成为光杆司令。随着国家环境排放标准提高，新标准都增加了废水中总氮的排放要求。低碳节能的生物脱除总氮技术应是厌氧氨氧化工艺，它比目前大规模工程化应用的完全硝化反硝化的脱氮方法，不仅不需要投加碳源，而且节省曝气能量至少一半以上，故厌氧氨氧化成为脱氮的研究热点。由于我们在前期的研究中，发现了稳定的可以工程化应用的亚硝化方法，这样就解决了厌氧氨氧化过程中的一个重要技术瓶颈问题，故我们也加入了厌氧氨氧化的研究大军，并以大规模工程化应用作为研究目标。厌氧氨氧化菌（俗称红菌）属于厌氧微生物中的稀有种类，相对而言，它的增殖速度比较慢，对周边环境变化波动适应性也较差，在上学期的研究过程中，课题组培养的厌氧氨氧化菌一直在增殖培养过程中，并使用培养的红菌做一些应用性实验研究。春节这段时间，维持和保护这些红菌，让它利用这段假期还能不断增殖，至少活性不降低就显得相当重要。否则，春节后系统重新启动，要让这些微生物的活性重新恢复，都需要一段不短的时间，甚至有可能微生物的活性完全丧失而导致前功尽弃。这样春节期间维护保养这些红菌的工作，自然就落到了我这个光杆司令的身上。学校实验室在市郊的大学城，开车去实验室往往要半个小时的车程。为了减少我维护保养的次数，研究生们也想出了不少好办法，只要实验室不停电，系统的保温可以自动维持，进水的流量，也通过计量泵保持恒定，进水的配水槽的一次配水量，在寒假前加装一只大桶，一次配水差不多一吨，可以让反应系统自动运行 3-4 天。即我只要 3-4 天去一次实验室配一次水，并对系统作适当的维护即可。年后初三上午我开车赶到实验室，做春节后第一次维护。整个实验大楼静悄悄的，我估计那天上午也就只有我一个人回实验大楼做实验。打开实验室的大门，看到配水桶中的液位，正如预期的那样，到了该配水的时候，说明计量泵，整个泵送管路系统工作正常。当看到反应器中有大量的氮气溢出，好象比几天前还要猛烈。我不用做氨氮浓度，总氮浓度分析，看气泡量就知道系统的负荷又提高了，看来这些红菌，还真的利用春节这几天假期增殖了。记得以前春节期间加班，差不多是二十年前的事了。那时我虽然已回到大学做老师，但还继续担任广州宝洁有限公司的顾问工程师，公司平时不用我上班，主要任务是自动化程度较高的表面活性剂化工生产系统的运行保障。有不少技术问题电话就可以解决，在上个世纪 90 年代，我也是单位给我配置移动电话“大哥大”比较早的人，最初还是数字 9 开头的模拟电话，平时我基本上也不用去工厂。由于宝洁公司当初对中国市场的容量估计不足，当年那套表面活性剂生产装置基本上处于满负荷工作状态，即使节假日其它生产部门休息，原料生产部门也不能停工休息，或原料生产系统只在春节停工 2-3 天。其实即使生产系统停工，员工也不能休息，必须利用难得的停工时间，做设备的检修和维护保养。为了不愧对公司给我比学校工资还要高的顾问费，我往往在春节期间主动回工厂加班。那时也能静下心来，认真分析了解生产系统的工作状况，将来可能存在的问题，并提前想好一些应对之策。一套长期连续稳定运行的生产系统，停产后生产系统重新启动运行时，也是出现各种各样技术问题最多的时候，我呆在生产现场，往往能逢凶化吉，顺利地将系统重新启动起来。当然，我也能获得比吃山珍海味还要开心的“成就”感！马克思在一百多年前就预测，将来劳动会成为人的第一需要。读书时为应付考试，也似懂非懂全部背下来。后来才慢慢体会到这句话的含义，也佩服于伟人靠朋友救济的情况下能推测出未来社会的发展前景。劳动，特别是能看到自己的劳动成果，劳动真能使人快乐，即使在春节也是如此！; 10113 次阅读|24 个评论

[转载]生物脱氮技术研究进展: anan 2010-11-30 11:41; 氨氮是国家实现水污染控制总量控制的污染物，水体中氨氮含量过高会引起水质富营养化，导致水体中某些藻类过度繁殖，其它生物生长受到影响，从而破坏了水生生态系统，导致水质恶化并影响到其使用功能。我国治理太湖、滇池等富营养化水体的经验表明，水体一旦富营养化，即使投入巨资治理，也很难恢复到以前的生态系统，而对污水排放到水体前进行脱氮处理是解决问题的根本方法。本文对传统生物脱氮技术和目前新型的生物脱氮技术进行了介绍。 1传统生物脱氮技术废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝氮和硝酸盐4种形态存在。如生活污水有机氮占含氮量的4O%～60%，氨氮占5O%～60%，硝态氮仅占0%一5%。传统生物脱氮技术遵循已发现的自然界氮循环机理，废水中的有机氮依次在氨化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌的作用下进行氨化反应、亚硝化反应、硝化反应和反硝化反应后最终转变为氮气而溢出水体，达到了脱氮目的。传统生物脱氮技术是目前应用最广的废水脱氮技术。硝化工艺虽然能把氨氮转化为硝酸盐，消除氨氮的污染，但不能彻底消除氮污染。而反硝化工艺虽然能根除氮素的污染，但不能直接去除氨氮。因此，传统生物脱氮工艺通常由硝化工艺和反硝化工艺组成。由于参与的菌群不同和工艺运行参数不同，硝化和反硝化两个过程需要在两个隔离的反应器中进行，或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行传统生物脱氮途径就是人为创造出硝化菌、反硝化菌的生长环境，使硝化菌和反硝化菌成为反应池中的优势菌种。由于对环境条件的要求不同，硝化反硝化这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即化反应发生在好氧条件下，反硝化反应发生在缺氧或厌氧条件下。常见的工艺有三级生物脱氮工艺、二级生物脱氮工艺和合建式缺氧一好氧活性污泥法脱氮系统等。传统生物脱氮工艺存在不少问题：(1)工艺流程较长，占地面积大，基建投资高。(2)由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度，特别是在低温冬季，造成系统的HRT较长，需要较大的曝气池，增加了投资和运行费用。(3)系统为维持较高的生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液回流，增加了动力消耗和运行费用。(4)系统抗冲击能力较弱，高浓度NH，一和NO：一废水会抑制硝化菌生长。(5)硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和，不仅增加了处理费用，而且还有可能造成二次污染。因此，人们积极探讨开发高效低耗的新型生物脱氮新工艺。 2新型生物脱氮技术随着科学的发展，近年来发现了好氧反硝化菌和异养硝化菌，硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化作用，反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细菌也可在好氧条件下进行反硝化；许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌)，并能把NH3一氧化成NO：一后直接进行反硝化反应；氨的氧化不仅可以在好氧条件下进行，也可以在厌氧条件下进行。这些新发现突破了传统生物脱氮理论的认识，为研发生物脱氮新工艺奠定了基础。 2．1短程硝化反硝化传统的生物脱氮工艺经过一系列反应，是全程硝化反硝化。中间浪费了一个将亚硝氮转化硝氮，硝氮又转化为亚硝氮的过程。1975年，Voets等进行经NO：一途径处理高浓度氨氮废水研究时发现了硝化过程中NO一积累的现象，并首次提出了短程硝化反硝化生物脱氮的概念。短程硝化反硝化(shortcutnitrifcationdenitrifcation)生物脱氮是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO：一的进一步硝化，然后直接进行反硝化。然而，硝化菌能够迅速地将NO：一转化为NO，一，将NH的氧化成功地控制在亚硝酸盐阶段并非易事。目前，经NO一途径实现生物脱氮成功应用的报道还不多见。影响NO一积累的控制因素比较复杂，主要有温度、pH、游离氨(FA)、溶解氧(DO)、游离羟胺(FH)以及水力负荷、有害物质和污泥泥龄等。目前比较有代表性的工艺为SHARON工艺oSHARON工艺(SinglereactorforHighaetivityAmmoniaRemovMOverNitrite)是由荷兰DeIft技术大学于1997年开发的。该工艺采用的是CSTR反应器(CompleteStirredTankReactor)，适合于处理高浓度含氮废水 (0．5gN／L)，其成功之处在于巧妙地利用了硝酸菌和亚硝酸菌的不同生长速率，即在较高温度下(30℃～4O℃)，硝化菌的生长速率明显低于亚硝酸菌的生长速率。因此通过控制温度和HRT可以自然淘汰掉硝酸菌，使反应器中的亚硝酸菌占绝对优势，使氨氧化控制在亚硝酸盐阶段。与全程硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有如下的优点：(1)硝化阶段可减少25%左右的需氧量，降低了能耗；(2)反硝化阶段可减少40%左右的有机碳源，降低了运行费用；(3)反应时问缩短，反应器容积可减小30%～40%左右；(4)具有较高的反硝化速率(NO一的反硝化速率通常比NO，一的高63%左右；(5)污泥产量降低(硝化过程可少产污泥33%～35%左右，反硝化过程中可少产污泥55%左右)；(6)减少了投碱量等。对许多低COD／NH比废水 (如焦化和石化废水及垃圾填埋渗滤水等)的生物脱氮处理，短程硝化反硝化显然具有重要的现实意义。 2．2同时硝化反硝化同时硝化反硝化(SimultaneousNitrifcationDenitrifcationSND)，即硝化与反硝化反应在同一个反应器中同时完成引。SND生物脱氮的机理目前已初步形成了三种解释，即宏观环境解释、微环境理论和生物学解释。宏观环境解释认为l1：由于生物反应器的混合形态不均，可在生物反应器内形成缺氧及(或)厌氧段，即宏观环境。例如，在生物膜反应器中，生物膜内可以存在缺氧区，硝化在有氧的膜上发生，反硝化同时在缺氧的膜上发生。事实上，在生产规模的生物反应器中，整个反应器均处于完全均匀混合状态的情况并不存在，故SND也就有可能发生。微环境理论则是从物理学角度加以解释。微环境理论认为：由于氧扩散的限制，在微生物絮体内产生DO梯度。微生物絮体的外表面DO高，以好氧硝化菌为主；深入絮体内部，氧传递受阻及外部氧的大量消耗，产生缺氧区，反硝化菌占优势。生物学的解释有别于传统理，由于许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，能够直接把NH 转化为最终气态产物而逸出，因此，同时硝化反硝化生物脱氮也就成为可能。目前，对SND生物脱氮技术的研究主要集中在氧化沟、RBC、SBR、SOA等多种反应器系统进行了深入的研究。与传统生物脱氮工艺相比，SND工艺具有明显的优越性，主要表现在：(1)节省反应器体积；(2)缩短反应时间；(3)无需酸碱中和。 2．3 厌氧氨氧化 1994年，Mulder等人发现荷兰Deflt大学一个污水脱氮流化床反应器存在NH．+和NO，一的消失，有N 生成。因为氨氮是在厌氧条件下被氧化，因此被称作厌氧氨氧化(ANaerobic AMMonium OXidationANAMMOX)。1995年，Jetten通过一系列抑制剂试验证明厌氧氨氧化是一个自养微生物参与的生物过程引。随后通过15N试验证实发生了以NH 作电子供体、NO：一为电子受体的氧化还原反应[1引。厌氧氨氧化现象的发现，为生物脱氮新技术的开发提供了一个全新的思路。为了从富集培养物中分离厌氧氨氧化菌，先后采用了系列稀释分离、平板划线分离，显微单细胞分离等多种方法，但均以失败告终。用传统的微生物培养方法，了解到ANAMMOX菌混培物的一些基本生理生化特征。在鉴定厌氧氨氧化菌的过程中，尝试了现代分子生物学技术引。研究表明厌氧氨氧化菌广泛存于自然界中，用普通好氧活性污泥、好氧硝化活性污泥、好氧硝化颗粒污泥、反硝化污泥、SBR泥、河涌底泥、UASB颗粒污泥、城市污水处理厂污泥、垃圾填埋场处理渗滤液的污泥等加，而且都成功启动了ANAMMOX反应器，启动时间也由两百天缩短到两个月。目前要解决的问题是实际废水中氨氮含量高，但是亚硝氮含量非常低，而且要求的反应温度过高(32℃)，这些都限制了厌氧氨氧化反应器的实际运用。 3展望氮污染日益严重，研发高效低耗的生物脱氮技术势在必行。目前城市污水厂脱氮效果不好，而新型的生物脱氮技术大多仍在小试和中式阶段，离实际运用还有一定的距离。相信在广大科技工作者的共同努力下，这些新型生物脱氮工艺不久就会造福人类。; 个人分类: 环境保护|2857 次阅读|0 个评论

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标签: 厌氧氨氧化

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