黃霞科研團(tuán)隊(duì)：下降膜能耗化污水為資本

2015-04-09 11:13 來源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

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黃霞傳授和她的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“低能耗膜?生物反應(yīng)器污水資源化新技術(shù)與工程應(yīng)用”，獲2009年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)

降低膜能耗污水化資源

●先生記者潘邪道成書冉胡雨寒

黃霞（右一）向外賓先容試驗(yàn)室情形

　　水資源作為天然界最可貴的資源之一，愈來愈遭到人們的普遍關(guān)注。近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生齒的激增和人們生活程度的提高，工農(nóng)業(yè)及生活用水量不斷增添，與之相伴的污水排放量也一勞永逸，水資源危機(jī)日趨嚴(yán)峻。面對(duì)水資源危急的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，最近幾年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直在努力探索污水資源化的高效道路。隨著研究的逐漸深入，一個(gè)新的概念 “膜?生物反應(yīng)器”（Membrane Bioreactor，簡(jiǎn)稱MBR）逐漸惹起人們的存眷。

　　膜?生物反應(yīng)器技術(shù)將傳統(tǒng)污水生物處理工藝與膜分離技術(shù)無機(jī)聯(lián)合起來，是一種新型高效的污水處理與回用工藝。與傳統(tǒng)污水處理工藝比擬，膜?生物反應(yīng)器利用膜分別技術(shù)，使污水處理系統(tǒng)的污泥停留時(shí)光自力于水力逗留時(shí)間存在并失掉無效延伸，這在很大水平上進(jìn)步了反應(yīng)器的處理能力。另外，膜技術(shù)的應(yīng)用代替了傳統(tǒng)工藝中二沉池的泥水份離感化，無效地削減了占空中積，節(jié)儉了基建用度。膜?生物反應(yīng)器技術(shù)的發(fā)展，有用地減緩了我國(guó)水資源缺乏、人均水資源重大缺乏的近況，對(duì)推動(dòng)我國(guó)污水處理及資源化技術(shù)的發(fā)展具備主要意義。

　　清華大學(xué)環(huán)境迷信與工程系黃霞教學(xué)和她的科研團(tuán)隊(duì)自上世紀(jì)末以來，始終努力于膜?生物反應(yīng)器的技術(shù)開發(fā)及工程應(yīng)用相關(guān)研究。針對(duì)我國(guó)水污染嚴(yán)峻和水資源短缺的問題，黃霞和她的科研團(tuán)隊(duì)從降低能耗和穩(wěn)定運(yùn)行動(dòng)手，開收回流化床型、氣升輪回分體式、平板式三種低能耗膜?生物反應(yīng)器。此次取得國(guó)度科技先進(jìn)二等獎(jiǎng)的 “低能耗膜?生物反應(yīng)器污水資源化新技術(shù)與工程應(yīng)用”研究結(jié)果，凝固了這個(gè)團(tuán)隊(duì)十多年來的聰明和汗水。
　　
　　斗爭(zhēng)??精益求精

　　20世紀(jì) 90年月中期，外洋學(xué)者曾經(jīng)對(duì)膜?生物反應(yīng)器技術(shù)開展了一些研究，積聚了必定的教訓(xùn)，而我國(guó)的相關(guān)研究才剛起步。在如許一個(gè)技術(shù)差距逐年增大的嚴(yán)格布景下，許多高校、科研院所和企業(yè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)膜?生物反應(yīng)器技術(shù)及其在污水處理中的應(yīng)用表示出濃重的興致，并集結(jié)浩繁優(yōu)良科研人員對(duì)此開展研究。在我校環(huán)境系錢易院士率先提倡下，黃霞率領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)開始了膜?生物反應(yīng)器技術(shù)的相干研究。

　　開初，膜?生物反應(yīng)器還只是一個(gè)不敷成熟的觀點(diǎn)。很多業(yè)內(nèi)助士對(duì)膜技術(shù)的成熟度并沒有信念。隨著國(guó)際上膜技術(shù)的發(fā)展和膜資料出產(chǎn)的規(guī)模化，膜?生物反應(yīng)器技術(shù)不斷提高，其工程應(yīng)用也日臻成熟。這為我國(guó)膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用奠基了精良的基礎(chǔ)，但研究人員仍然面臨著良多艱苦與挑戰(zhàn)。

　　對(duì)黃霞和她的科研團(tuán)隊(duì)而言，許多工作都要從零開始。膜材料如何抉擇，若何構(gòu)建高效的膜?生物反應(yīng)器構(gòu)造型式，如何優(yōu)化膜?生物反應(yīng)器的流態(tài)，膜污染如何識(shí)別和消除，怎么針對(duì)不同類型污水設(shè)計(jì)公道的膜?生物反應(yīng)器組合工藝等等一系列亟待解決的問題擺在面前。

　　起步時(shí)間晚，海內(nèi)沒有研究先例可供鑒戒，也沒有成熟的研究參考工具，這使得團(tuán)隊(duì)在膜?生物反應(yīng)器研究中一次又一次面對(duì)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

　　跟著研究的不斷深刻，膜技術(shù)研究與應(yīng)用中無足輕重的“膜污染”成績(jī)逐漸成為研究人員進(jìn)一步摸索的瓶頸成績(jī)：膜在污染水的同時(shí)也“就義”著本人。膜?生物反應(yīng)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因?yàn)橐恢边^濾大批含有各類成份的廢水和污泥，傳染物不成防止地要對(duì)膜形成污染。一些特定巨細(xì)的份子，如糖類、卵白質(zhì)等物資會(huì)吸附在膜名義和嵌入外部，引發(fā)膜過濾通量的降落，以致處置才能下降，膜?生物反應(yīng)器體系將逐步生效。更糟的是，現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用前提下，待處理污水的水質(zhì)水量多變、突發(fā)事務(wù)多，這對(duì)膜?生物反應(yīng)器實(shí)踐工程的畸形運(yùn)轉(zhuǎn)提出了更大的挑釁。

　　面臨這個(gè)困擾國(guó)表里同業(yè)多年的辣手問題，黃霞帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迎難而上，破費(fèi)大量時(shí)間和精神去探索測(cè)驗(yàn)考試著每種可能。為了肯定龐雜過濾系統(tǒng)中降低膜通透性的“禍?zhǔn)鬃锟保麄儨y(cè)試了近百種實(shí)驗(yàn)樣品，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)道理記載對(duì)照每份樣品的渺小差別，從而斷定了生物污泥在膜表面造成的污泥層和膠體消融性無機(jī)物在膜表面構(gòu)成的凝膠層是影響膜?生物反應(yīng)器穩(wěn)固運(yùn)行的癥結(jié)膜污染物質(zhì)。在此基本上，他們開辟了一系列膜污染節(jié)制技術(shù)，提出了經(jīng)濟(jì)曝氣度和次臨界通量的操作形式，從而有效地掌握了污泥在膜表面的堆積。為了尋覓到膜-生物反應(yīng)器中膜污染的蕩滌技術(shù)，他們不但從微不雅方面利用多種進(jìn)步的剖析手腕辨認(rèn)膜表面污染物的詳細(xì)成分，并且從微觀上努力于開發(fā)多種新型高效的化學(xué)清洗劑，左右開弓，終極樹立了以氧化劑為中心的藥劑清洗技術(shù)，并研發(fā)了投加混凝劑和氧化劑的混雜膜過濾性調(diào)控技術(shù)。這些膜污染把持技術(shù)勝利地應(yīng)用到了處理分歧范例污水,房地產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，比方沐浴污水、醫(yī)院污水、印染廢水、煙草廢水等的膜?生物反應(yīng)器工程中。此外，他們還發(fā)明性地開發(fā)了兩種合適不同規(guī)模和主動(dòng)化操縱程度的在線化學(xué)清洗模式，并應(yīng)用于實(shí)際工程中，對(duì)穩(wěn)定系統(tǒng)的運(yùn)行起到了要害作用。經(jīng)由過程不斷努力，黃霞帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)終于處理了膜?生物反應(yīng)器實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中復(fù)雜環(huán)境下膜污染的肅清問題。

　　難題沒有到此為止，在處理了“膜污染”問題后，科研團(tuán)隊(duì)的留神力聚焦到了 “膜能耗”問題上。與傳統(tǒng)工藝相比，膜?生物反應(yīng)器能耗較高一直是妨礙膜?生物反應(yīng)器推行應(yīng)用的重要身分之一。而膜?生物反應(yīng)器運(yùn)行的重要能量耗費(fèi)，又會(huì)合在為避免污泥堆積而對(duì)膜組件采用的曝氣處理上。為了既不增加曝氣對(duì)膜表面沉積污染物的掃除作用，又能降低曝氣進(jìn)程中所消費(fèi)的能量，黃霞和科研團(tuán)隊(duì)不斷努力嘗試，翻新天時(shí)用流化床的任務(wù)原理，并經(jīng)由不斷的調(diào)劑與修正，終于制作出擁有自立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流化床型膜?生物反應(yīng)器。這一高效節(jié)能的新型膜?生物反應(yīng)器技術(shù)將膜?生物反應(yīng)器的研究任務(wù)推上了又一個(gè)新的臺(tái)階。

　　聲譽(yù)??實(shí)至名歸

　　跨入新千年，中國(guó)的膜?生物反應(yīng)器技術(shù)研究“否極泰來”，終究迎來了新的春季。自2002年以來，我國(guó)開端以實(shí)踐應(yīng)用為起點(diǎn)，發(fā)展了大小數(shù)百項(xiàng)膜?生物反應(yīng)器技術(shù)名目。特別是2006年以來，由黃霞和她的科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的低能耗膜?生物反應(yīng)器技術(shù)連續(xù)應(yīng)用于北京密云再生水廠（日處理能力4.5萬噸）、北京溫榆河水資本應(yīng)用工程（日處理能力10萬噸）、懷柔再生水廠（日處理能力3.5萬噸）、無錫碩放污水處理廠（日處理能力2.5萬噸）等大型污水處理與回用工程中，并取得明顯功效。此中，北京密云再生水廠是亞洲第一座日處理量萬噸級(jí)以上的大型城市污水膜?生物反應(yīng)器工程，在中國(guó)大型膜?生物反應(yīng)器工程應(yīng)用中存在里程碑意思。今朝膜?生物反應(yīng)器技術(shù)在城市污水、小區(qū)生涯污水、病院污水和產(chǎn)業(yè)廢水等的處理和回用中失掉了大范圍推行應(yīng)用，停止2008年末累計(jì)處理水量跨越23萬破方米/天。為都會(huì)的發(fā)展帶來了杰出的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　十余年的刻苦鉆研與不懈努力，終于換來了社會(huì)的承認(rèn)。2009年，由我校、中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中央等單元牽頭，由黃霞等數(shù)十位研究人員構(gòu)成的研究小組實(shí)現(xiàn)的 “低能耗膜?生物反應(yīng)器污水資源化新技術(shù)與工程應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　回想艱苦而難忘的研究過程，黃霞感嘆萬千：“一起走來，大師盡力投入，真正地為了一個(gè)目標(biāo)不懈奮斗并取得了階段性的成果。此次失掉國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，既是對(duì)我們十多少年工作的激勵(lì)，也是我們團(tuán)隊(duì)獨(dú)特努力的成果。”

　　瞻望膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)成長(zhǎng)的遠(yuǎn)景，黃霞滿懷信心腸說：“膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)是 21世紀(jì)的向陽工業(yè)。想要使膜?生物反響器技術(shù)獲得更大的開展和利用，還須要很多人通力合作，持續(xù)攀緣。”

　　將來??向陽產(chǎn)業(yè)

　　黃霞跟她的科研團(tuán)隊(duì)已在膜?生物反映器技巧的研討上獲得了較年夜成就，然而他們并不滿意，他們還執(zhí)政更高的目的盡力。

　　為了增進(jìn)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化，更好地辦事于社會(huì)，我校情況系專門建立了膜技術(shù)研發(fā)核心，旨在通太高校科研與企業(yè)配合的形式，為膜技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化架設(shè)橋梁，搭建平臺(tái)，積極將研發(fā)的技術(shù)停止推行運(yùn)用。因?yàn)槟?生物反應(yīng)器技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，為了讓更多的人懂得和應(yīng)用膜?生物反應(yīng)器技術(shù)，自 2008年起，他們還創(chuàng)辦了膜?生物反應(yīng)器技術(shù)培訓(xùn)班，歷來自天下各地的環(huán)保企業(yè)、計(jì)劃院和高校的學(xué)生講解膜?生物反應(yīng)器技術(shù)常識(shí)。培訓(xùn)遭到了學(xué)員的歡送，每屆報(bào)名加入人數(shù)都到達(dá)70人擺布。“此后假如有需要，咱們還能夠繼承辦下去。當(dāng)初膜技術(shù)是旭日產(chǎn)業(yè)，許多企業(yè)和技術(shù)職員都想做這方面的研究”。黃霞和她的研究團(tuán)隊(duì)為促進(jìn)中國(guó)膜?生物反應(yīng)器技術(shù)的開展作出了踴躍的奉獻(xiàn)。

　　黃霞和她的科研團(tuán)隊(duì)對(duì)低能耗膜?生物反應(yīng)器技術(shù)的研究仍在繼續(xù)。黃霞表現(xiàn)，項(xiàng)目接上去會(huì)著重于繼續(xù)開發(fā)更有效的膜污染控制技術(shù)、降低膜本錢和運(yùn)行能耗的技術(shù)，使低能耗膜?生物反應(yīng)器技術(shù)愈加完美，得到加倍廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，隨著膜技術(shù)的日臻成熟，可應(yīng)用的范疇也在增長(zhǎng)，膜技術(shù)還可以應(yīng)用于工業(yè)廢水中的資源收受接管、飲用水凈化等方面。

　　可以預(yù)感，隨著人們節(jié)水認(rèn)識(shí)的晉升和國(guó)家環(huán)保政策的不斷改良，膜技術(shù)在水和廢水處理中的應(yīng)用將遭到更大的關(guān)注。我國(guó)的膜污水處理技術(shù)前景光亮，信任以“居心”為研究尺度的黃霞和她的科研團(tuán)隊(duì)會(huì)繼續(xù)耐勞研究，讓膜技術(shù)的應(yīng)用得到更大的發(fā)展。