源頭污泥減量實(shí)驗現場(chǎng)
“一只眼睛看市場(chǎng)，一只眼睛看科學(xué)”，這是成果轉化的思維，也是應用基礎研究者的一種境界。
■記者 周熙檀
時(shí)近年底，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)生態(tài)環(huán)境中心）研究員魏源送有一堆“欠債”，其中有一份待改的商業(yè)計劃書(shū)，已經(jīng)被風(fēng)投催了幾次。
作為風(fēng)投，中科永盛國際投資有限公司一向只關(guān)注京津冀、長(cháng)三角和珠三角的客戶(hù)市場(chǎng)，但對于魏源送專(zhuān)攻中小城市的思路，董事長(cháng)張鵬飛卻很有興趣。
究竟是什么技術(shù)被風(fēng)投追著(zhù)？在魏源送看來(lái)，其一是污泥處理處置龐大市場(chǎng)誘惑難當；其二是成熟成套技術(shù)的競爭力。
污泥處理也是很大的市場(chǎng)
今年7月，財新《新世紀》以北京污泥亂倒為典型，揭出中國各大城市近80%的污水處理廠(chǎng)污泥未處理即直傾環(huán)境的事實(shí)。
“這是個(gè)很?chē)烂C的問(wèn)題。就是因為現有的污泥處理處置設施與方式跟不上，污泥產(chǎn)量過(guò)大，無(wú)法消納。”魏源送說(shuō)。
據住建部統計，截至2012年底我國城鎮污水處理廠(chǎng)的污水日處理能力已達1.42億m3，年處理污水總量422.8億m3。按照《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》要求，到2015年，這個(gè)數字將達到2.08億m3/d。與2010年相比，污水處理規模翻番，意味著(zhù)污泥產(chǎn)生量也倍增。
“我國污水處理一直重水輕泥。”魏源送說(shuō)，隨著(zhù)城市發(fā)展，污泥處理處置遇到越來(lái)越多的障礙。以北京為例，2000年城市污水處理率僅為40.6%，到2008年城市污水處理率飆升到93%。
截至2011年3月的數據顯示，我國一年污泥產(chǎn)量約為3000萬(wàn)噸（含水量80%）。而處置現狀是，填埋場(chǎng)無(wú)力接收，土地利用在將來(lái)相當長(cháng)一段時(shí)間會(huì )占據主導，干化、焚燒還很少，遠不能消納現有污泥產(chǎn)量。那么，一旦污泥數量翻番，怎么辦？
污泥處理的成本最高可達污水處理廠(chǎng)總運行費用的30%~50％。根據政府規劃，“十二五”期間我國污泥處理處置設施建設投資將達347億元。昂貴的費用以及供填埋土地的日益稀缺，亟須通過(guò)科學(xué)研究來(lái)破解困境。因此，污泥是個(gè)大問(wèn)題，其背后也是很大的市場(chǎng)。
“由于技術(shù)路線(xiàn)、技術(shù)途徑尚不清晰，眼下是群雄并起，‘戰國’紛爭。”魏源送認為，盡管資源化是污泥處理永恒的追求，但當務(wù)之急是減量化。其一直以來(lái)研究和推廣的重點(diǎn)——“基于預處理的污泥減量及碳（C）、氮（N）、磷（P）資源化成套技術(shù)與設備”，正體現了他的這一思路。
成套技術(shù)盯需求
在成果轉化前線(xiàn)摸爬滾打多了就能體會(huì )到：?jiǎn)蝹€(gè)技術(shù)往往難以轉化，成套技術(shù)輸出才是成功轉化的關(guān)鍵。
在采訪(fǎng)中，魏源送也特別強調“成套技術(shù)”，這點(diǎn)不但吸引了企業(yè)，也吸引了風(fēng)投。
當然，成套技術(shù)的著(zhù)眼點(diǎn)是關(guān)鍵。作應用基礎研究，關(guān)鍵是面向國家重大需求。“污泥處理處置就是重大需求，我們一直堅持污泥的減量化、資源化，其中不但有很多技術(shù)問(wèn)題，還有很多科學(xué)問(wèn)題。”魏源送說(shuō)。
污泥處理處置是重大需求，課題組都有深刻體會(huì )。在參加各種環(huán)境會(huì )議、學(xué)術(shù)會(huì )議時(shí)，就能感覺(jué)到污泥處理處置需求量大，“并不是發(fā)幾篇文章了事，而是能解決很多實(shí)際問(wèn)題”。
“基于預處理的污泥減量及C、N、P資源化成套技術(shù)”包括污泥源頭減量，脫氮內碳源補充，鳥(niǎo)糞石（磷酸氨鎂）、氮、磷回收，污泥厭氧消化，污泥堆肥，消化液厭氧氨氧化脫氮和污泥生物干化。從技術(shù)成熟度來(lái)看，污泥源頭減量已有示范工程，脫氮內碳源補充處于中試階段，其他技術(shù)則都已實(shí)現工程應用。
一般來(lái)說(shuō)，提到污泥減量，便會(huì )和污泥脫水、厭氧消化、堆肥等技術(shù)聯(lián)系起來(lái)。這些技術(shù)針對的是污泥減容，魏源送形象地稱(chēng)之為“減肥”。就減量化而言，他認為更重要的是源頭減量，就是實(shí)施“計劃生育”。
“以微波預處理為核心實(shí)現源頭減量，這是我們所做的工作重點(diǎn)。”魏源送說(shuō)，新技術(shù)工藝對現有污水處理工藝不會(huì )有太大改動(dòng)，增加預處理環(huán)節，將污水處理和污泥處理兩條平行線(xiàn)有機耦合起來(lái)，降低污泥產(chǎn)量。
基于溶胞—隱性生長(cháng)的污泥減量工藝，魏源送形象地將其比喻為榨石榴汁。如果石榴未經(jīng)處理榨汁口感很差，而剝皮去籽后再壓榨則大不同。
溶胞—隱性生長(cháng)就是給污泥剝皮去籽的過(guò)程：將污泥細胞溶解破碎，促使有機物釋放出來(lái)，然后將釋放出來(lái)的物質(zhì)回流到污水處理的生物反應器中，活性污泥以破碎細胞的內容物作為底物進(jìn)行生長(cháng)，這樣形成隱性生長(cháng)，產(chǎn)率系數自然就降低了。
成套技術(shù)中另一項關(guān)鍵技術(shù)是消化液厭氧氨氧化脫氮。“目前這兩項技術(shù)在國內還沒(méi)有一例真正規?；瘧?。”魏源送強調，就是因為技術(shù)路線(xiàn)、技術(shù)途徑還不清晰，所以形成了污泥處理領(lǐng)域群雄并起的局面。
市場(chǎng)思維促轉化
2010~2011年，在“863”計劃支持下，魏源送課題組基于微波預處理的源頭污泥減量示范工程在天津創(chuàng )業(yè)環(huán)保股份有限公司紀莊子污水處理廠(chǎng)運行。運行5個(gè)月結果表明，污泥減量率達29.1%~40.9%。
“活性污泥系統引入微波預處理單元后，濃縮污泥經(jīng)微波預處理后，污泥中碳、氮、磷的釋放效果顯著(zhù)，但預處理的污泥回流后對活性污泥系統的出水水質(zhì)沒(méi)有影響。”魏源送感到很振奮，日處理污水300噸的示范工程規模，在國際上還是第一次。
隨后課題組對污泥減量示范工程進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟分析，結論是不會(huì )給污水處理廠(chǎng)增加任何負擔。環(huán)境工程類(lèi)技術(shù)，最終要服務(wù)于實(shí)際生產(chǎn)。污泥減量技術(shù)距離產(chǎn)業(yè)化應用，邁進(jìn)了一步。
由于大型污水處理廠(chǎng)資金充沛，可選擇技術(shù)途徑也多。因此，魏源送將其污泥減量技術(shù)推廣重點(diǎn)集中在規模10萬(wàn)噸以下的中小城市污水處理廠(chǎng)，這一點(diǎn)也將體現在他正在修改的商業(yè)計劃書(shū)中。具體市場(chǎng)推廣，課題組將與北京維奧思環(huán)境工程有限公司合作。
“新技術(shù)推廣好難，涉及很多環(huán)節，雙方都要有誠意。”魏源送由衷地說(shuō)，由于從研發(fā)開(kāi)始，就始終緊盯市場(chǎng)，并與企業(yè)展開(kāi)各種方式的合作。
“一只眼睛看市場(chǎng)，一只眼睛看科學(xué)。”這是魏源送對自己的工作定位。于是，一邊搞研究，一邊談合作，就成了他的日常工作狀態(tài)。因此，很多研究人員面臨的尋找靠譜合作伙伴難題，對魏源送來(lái)說(shuō)不是問(wèn)題。
在我國“十二五”規劃綱要中，新增了氨氮約束性水體污染物減排指標，如何削減氨氮排放是我國環(huán)境保護面臨的重要難題。成套技術(shù)中短程硝化—厭氧氨氧化法處理污泥水的組合工藝，已經(jīng)實(shí)驗證明，對總氮的去除率最高為95.1%。
該技術(shù)正與某上市公司簽訂框架協(xié)議，將用于新建的日處理800噸的污泥處置中心。目前，掌握該技術(shù)工程化能力的均為國外公司，其開(kāi)出的價(jià)碼往往令企業(yè)在環(huán)保目標前望而卻步。
“一旦項目運行，我們將是國內第一個(gè)掌握此技術(shù)工程化能力的科研力量。”獲得2012年度中國科學(xué)院北京分院科研團隊科技成果轉化獎一等獎，這是對魏源送工作的肯定，也因此增加了成套技術(shù)對風(fēng)投的吸引力。
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