
3月20日,《扬子晚报》A39版头条大篇幅报道了河海大学的新型污水处理技术,这引起了社会的广泛关注,本报记者对此进行了进一步了解,深入采访后不禁“大吃一惊”,原来这项技术诞生的背后有着更为令人折服的故事。
一套突破传统水处理工艺理念的水质自净设备的诞生,经过5位教授长达20年的不懈努力、无数次受挫和失败、7代设备的改进更新,终于获得国家环境保护部的肯定,获得了“环境保护科学技术奖三等奖”。二十年前,“秦淮未清,玄武已臭”,古城南京的两大明珠秦淮河和玄武湖神采尽逝,河海大学环境院和水文院的陈鸣钊教授等人为此痛心不已,立志要研究出一种投资少、运行费用低的污水处理方法来让两大明珠恢复昔日的光彩;二十年后,他们自主研发的“水力増氧水质自净屏”污水处理技术在历经重重考验后应世而生,受到国内外同行的高度认可。它不单单是一项荣获2008年环保部三等奖的具有国际先进水平的环保技术,更凝聚了河海人立足专业、服务社会的责任感,也再一次诠释了河海人“艰苦朴素、实事求是、严格要求、勇于探索”的十六字精神。节能环保引领潮流最近几年,全球范围内都在提倡节能环保,我国也高度重视。今年的“两会”,节能环保依然是热点话题之一,引起全社会的重点关注。河海大学研制的“水力増氧水质自净屏”是一套利用水能进行大气复氧、有效利用生物填料在原地处理污水并促进生态恢复的高效水处理设备,其最大亮点就是节能环保。根据专家测算,如果我国的污水处理全部启用并采取现行的“鼓风曝气”技术,那么全国所有电厂正常发电一年所生产的电量的使用就十分紧张。应用传统“鼓风曝气”方法按照出水水质达到排放一级B标准(出水COD为60mg/l)处理污水每立方米需耗电0.45度,而河海大学研制的“水力増氧水质自净屏”利用水能动力和生物生态原理,处理每立方米污水只需≤0.09度电,节能效果达到80%以上。而这只是对于达到现行的水质标准而言,如果要求出水水质达到更高的一级地表水Ⅲ类标准,则节能效果更巨大。生活污水经过“水力増氧水质自净屏”处理后可以得到再生,能达到地表水Ⅲ类,甚至直接达到自来水标准;在天然河流中利用该设备进行原位生态修复处理可使地表水水质大大提高;应用到湖泊中也能够明显改善湖泊的生态环境、恢复湖泊的生态食物链。另外,该设备没有复杂的机械设备,管理简单,全部自控,一次性建成后5—10年内无需专人管理和人工操作,大大降低了维护成本。该设备研制的带头人、河海大学环境工程系陈鸣钊教授的课题组告诉我们,目前该项技术已在南京白鹭洲公园湖水处理工程、南京建邺区泵站河道管理处河水处理工程、江苏省省军区第二干休所洗车废水中水再回用工程等12处得到初步运用,受到好评。由于该设备是利用势能,处理规模放大不能垂向放大,势能下降后就上不来了,所以就把单元模块设置为并联方式,这样可以适应不同水量的处理要求,无论是小水沟还是大江河,都可应用,具有十分广阔的应用前景。陈教授等人自豪地介绍说,该项技术的出现将使污水生物处理工艺彻底告别“鼓风曝气”,迎来“势能利用”时代。
以往和现行的污水处理设备在形态设计上偏重实用性,不讲究美观。陈教授等人认为,水本身是个很雅的事物,是大自然给我们人类的美丽恩赐,所以在改善水质恢复水生态的同时,也该充分考虑它的自然性之美。基于此,他们在研制“水力増氧水质自净屏”时,就在这方面花了很多心思。一次偶然的校园漫步,陈教授看见路边的景观灯箱,顿时茅塞顿开,想到了采用屏幕方式设计自己的自净屏,这样既扩大了涉水面积,增强了自净屏的功能,同时又有了非常好的美观性,该屏不但可以做成景观牌坊,也可以做成宣传广告栏等等,可谓一举多得。廿年打磨七次蜕变“台上一分钟,台下十年功”,中国古有“十年磨一剑”之说。陈教授等人的该项发明整整历经了20年的研发和改进,从第一代“被动生物转盘”到如今的第七代“水力増氧水质自净屏”,一次次的推广———改进———再推广———再改进。沿途的心酸和辛苦,一路的喜悦和成就,不仅是课题组也是河海人共同拥有的宝贵财富———因为他们用实际行动再次诠释了河海人的优良品质。
1988年10月24日,《南京日报》刊登了《古城明珠饱受污染失去光彩》一文,时任南京市政协主席的方明说:“秦淮未清,玄武已臭。”当时身为河海大学环境工程系教研室主任的陈鸣钊教授看到这则新闻万分痛心。作为一名环境专业的老师,他深感身负的社会责任。于是,在陈鸣钊教授的带领下,河海大学环境工程教研室开始了为治理南京秦淮河和玄武湖的污水而进行研究的漫长征程。研究工作一开始就立足于建立有河海大学水利特色的污水治理方法的方针,20年来不断改进和创新,最终不仅研发了该项技术以“水力増氧水质自净屏”为代表的实体试验设备,还形成了一套具有河海特色的“势能大气复氧理论”,并出版了相关著作———《势能大气复氧理论与实践———污水生物处理新台阶》(化学工业出版社)。
研究初期,课题组就提出了被动生物转盘的应用。生物转盘是污水生物处理的一种常用方法,在转盘上附有由微生物组成的生物膜,微生物在有氧的条件下能够利用水中的有机物进行生命活动,从而达到水质净化的目的。在生物转盘转动的过程中,露出水面的部分与大气接触,大气中的氧气迅速被水溶解———这一过程称为大气复氧。被动生物转盘利用水的冲力带动其转动,改变了利用电动机带动生物转盘的传统方法。该设备的优势在于它可安装在船体底部,在船的行进过程中利用船体产生的水力冲力带动生物转盘运转,从而进行污水处理———这便是第一代研究产品。然而船体在安装了被动生物转盘后其负荷也随之增加,这不仅没有达到当初的节能目的,更为被动生物转盘技术的推广带来了不小的麻烦。为此,陈教授等人陷入了苦恼中。
对于智者而言,问题只意味着新的开始,挫折并没有让陈教授等人止步。他们马上开发了第二代、第三代直至第七代产品:浮动生物滤清器、转笼式生物反应器等先后在南京夫子庙、乌龙潭公园、情侣园、玄武湖公园等地投入试验;生物氧化发生器更是在水利部重点项目———江苏省海安县曲塘镇大陈村农村改水项目中大显身手;势能増氧生态床从“造纸黑液氧化塔”阶段经历“厌氧/増氧滴滤池阶段”层层改进后在扬州煤气总公司焦化煤气废水处理工程和南京白鹭洲公园湖水处理工程投入应用,并获得了2008年江苏省科技进步三等奖。
科技成果“势能增氧生态床”方法于2007年4月21日由江苏省科技厅组织专家进行了鉴定。以南京林业大学张齐生院士为首的鉴定委员会经过分析对该方法作出这样的结论:该科技成果经长期研究和改进,将水利科学和环境科学有机融合,开发成功“势能增氧生态床”新工艺,这是一种利用可用势能或水泵提升形成的势能、通过虹吸排水并产生水位变化进行大气复氧的水处理方法。该技术节能效果明显,符合循环经济理念,有很好的应用前景和现实意义。鉴定委员会一致认为该成果富有创新性,总体达到国际先进水平。南京电视台18频道的《标点》栏目分别在1998年、1999年和2004年对陈教授课题组的发明进行了报道。坚守真理等候阳光产品的每一次更新换代都历经着磨难和曲折,换代后投入使用得到的有好评也有讽刺和批评。对于各阶段的研究成果在实际应用中所能取得的效果以及可实施性,不少人提出了质疑。在技术的推广过程中,更是困难重重。在2007年第六代产品———“势能増氧生态床”推广时,正值太湖蓝藻爆发,丹阳市污水处理厂为适应新形势而必须进行改造,将污水排放标准从排放一级B标准提高到排放一级A标准。当时陈教授等人的“势能増氧生态床”技术已经十分完善。在技术交流过程中,陈教授等人的新技术与现行采用的曝气生物滤池相比,以初次投资节省800万、每年运行费用节省100万的优势得到了当时丹阳市建设局相关领导和负责人的青睐。但不久陈教授因病住院,出院后丹阳市建设局新领导上任,新技术存在的风险使新任领导不敢采用陈教授等人的研究成果———一个日处理水量4万吨的新技术推广示范点“流产”了。2004年5月,与陈教授等人合作的上海市秀瑞水处理科技开发公司在上海东南模板厂运用“势能増氧生态床”技术建立了一个生活污水处理为自来水的小样板工程,出水已达自来水标准。然而,在上海市城区扩建过程中,该试点恰恰位于外环上,被强制拆除。类似的案例同样发生在扬州煤气总公司焦化煤气废水处理工程中,2003年扬州市因改用天然气不允许生产焦化煤气而致使设备被拆除。看着自己的研究成果迟迟不能大显身手,陈教授等人心如刀割。特别是在第七代产品“水力増氧水质净化屏”参与2008年环境保护科学技术奖的评审过程中,因为成果转化效益稍逊而屈居三等奖首位。但陈教授对自己研发的技术充满自信。在环保问题日益被人们所重视的今天,国际社会对水处理的要求将日渐提高,该项技术打破了污水生物处理“鼓风曝气”法去除有机物能力的瓶颈,能更好地适应高要求的水处理标准。我们期待该项技术在污水生物处理的“势能利用”时代中大展宏图,也祝愿着明媚的阳光早日照耀在这项新科技上!
临结束时,陈教授语重心长地告诉我们:“我一直坚信一句话:‘科研道路曲折,需要百折不挠,艰苦攀登。必须能承受99次的失败和来自各方面的指责、羞辱和压力,才能得到第100次的成功。’”在问及陈教授为何退休后还仍然如此热心于该项技术时,已经72岁的陈教授风趣地说:“等你干了研究这一行之后你就会明白了,这搞科研就和现在青年们沉溺于网络一样,有瘾的!”陈教授这瘾还不小,接下来他还将和课题组的同事们一起将“水力増氧水质自净屏”推广到更多领域,包括在旅游景点利用自净屏虹吸势能带动游船行进,使用太阳能电池为自净屏水泵提供能量等。我们期待他们的第八代、第九代产品的诞生,为古城明珠神采再奕奉献河海人的一份情,为污水生物处理“势能利用”开拓更广阔的前景,为能量节约型水处理模式树立典范,更为了造福环境、造福子孙后代!(胡芬娟张春平)