源頭污泥減量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)
“一只眼睛看市場(chǎng)，一只眼睛看科學(xué)”，這是成果轉(zhuǎn)化的思維，也是應(yīng)用基礎(chǔ)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（以下簡稱生態(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(jì)劃書，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、長三角和珠三角的客戶市場(chǎng)，但對(duì)于魏源送專攻中小城市的思路，董事長張鵬飛卻很有興趣。
究竟是什么技術(shù)被風(fēng)投追著？在魏源送看來，其一是污泥處理處置龐大市場(chǎng)誘惑難當(dāng)；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(cái)新《新世紀(jì)》以北京污泥亂倒為典型，揭出中國各大城市近80%的污水處理廠污泥未處理即直傾環(huán)境的事實(shí)。
“這是個(gè)很嚴(yán)肅的問題。就是因?yàn)楝F(xiàn)有的污泥處理處置設(shè)施與方式跟不上，污泥產(chǎn)量過大，無法消納。”魏源送說。
據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)，截至2012年底我國城鎮(zhèn)污水處理廠的污水日處理能力已達(dá)1.42億m3，年處理污水總量422.8億m3。按照《“十二五”全國城鎮(zhèn)污水處理及再生利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，到2015年，這個(gè)數(shù)字將達(dá)到2.08億m3/d。與2010年相比，污水處理規(guī)模翻番，意味著污泥產(chǎn)生量也倍增。
“我國污水處理一直重水輕泥。”魏源送說，隨著城市發(fā)展，污泥處理處置遇到越來越多的障礙。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(shù)據(jù)顯示，我國一年污泥產(chǎn)量約為3000萬噸（含水量80%）。而處置現(xiàn)狀是，填埋場(chǎng)無力接收，土地利用在將來相當(dāng)長一段時(shí)間會(huì)占據(jù)主導(dǎo)，干化、焚燒還很少，遠(yuǎn)不能消納現(xiàn)有污泥產(chǎn)量。那么，一旦污泥數(shù)量翻番，怎么辦？
污泥處理的成本最高可達(dá)污水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的30%~50％。根據(jù)政府規(guī)劃，“十二五”期間我國污泥處理處置設(shè)施建設(shè)投資將達(dá)347億元。昂貴的費(fèi)用以及供填埋土地的日益稀缺，亟須通過科學(xué)研究來破解困境。因此，污泥是個(gè)大問題，其背后也是很大的市場(chǎng)。
“由于技術(shù)路線、技術(shù)途徑尚不清晰，眼下是群雄并起，‘戰(zhàn)國’紛爭。”魏源送認(rèn)為，盡管資源化是污泥處理永恒的追求，但當(dāng)務(wù)之急是減量化。其一直以來研究和推廣的重點(diǎn)——“基于預(yù)處理的污泥減量及碳（C）、氮（N）、磷（P）資源化成套技術(shù)與設(shè)備”，正體現(xiàn)了他的這一思路。
成套技術(shù)盯需求
在成果轉(zhuǎn)化前線摸爬滾打多了就能體會(huì)到：單個(gè)技術(shù)往往難以轉(zhuǎn)化，成套技術(shù)輸出才是成功轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。
在采訪中，魏源送也特別強(qiáng)調(diào)“成套技術(shù)”，這點(diǎn)不但吸引了企業(yè)，也吸引了風(fēng)投。
當(dāng)然，成套技術(shù)的著眼點(diǎn)是關(guān)鍵。作應(yīng)用基礎(chǔ)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(jiān)持污泥的減量化、資源化，其中不但有很多技術(shù)問題，還有很多科學(xué)問題。”魏源送說。
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)際問題”。
“基于預(yù)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(nèi)碳源補(bǔ)充，鳥糞石（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)成熟度來看，污泥源頭減量已有示范工程，脫氮內(nèi)碳源補(bǔ)充處于中試階段，其他技術(shù)則都已實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。
一般來說，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。這些技術(shù)針對(duì)的是污泥減容，魏源送形象地稱之為“減肥”。就減量化而言，他認(rèn)為更重要的是源頭減量，就是實(shí)施“計(jì)劃生育”。
“以微波預(yù)處理為核心實(shí)現(xiàn)源頭減量，這是我們所做的工作重點(diǎn)。”魏源送說，新技術(shù)工藝對(duì)現(xiàn)有污水處理工藝不會(huì)有太大改動(dòng)，增加預(yù)處理環(huán)節(jié)，將污水處理和污泥處理兩條平行線有機(jī)耦合起來，降低污泥產(chǎn)量。
基于溶胞—隱性生長的污泥減量工藝，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—隱性生長就是給污泥剝皮去籽的過程：將污泥細(xì)胞溶解破碎，促使有機(jī)物釋放出來，然后將釋放出來的物質(zhì)回流到污水處理的生物反應(yīng)器中，活性污泥以破碎細(xì)胞的內(nèi)容物作為底物進(jìn)行生長，這樣形成隱性生長，產(chǎn)率系數(shù)自然就降低了。
成套技術(shù)中另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是消化液厭氧氨氧化脫氮。“目前這兩項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)還沒有一例真正規(guī)模化應(yīng)用。”魏源送強(qiáng)調(diào)，就是因?yàn)榧夹g(shù)路線、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(zhuǎn)化
2010~2011年，在“863”計(jì)劃支持下，魏源送課題組基于微波預(yù)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(jì)莊子污水處理廠運(yùn)行。運(yùn)行5個(gè)月結(jié)果表明，污泥減量率達(dá)29.1%~40.9%。
“活性污泥系統(tǒng)引入微波預(yù)處理單元后，濃縮污泥經(jīng)微波預(yù)處理后，污泥中碳、氮、磷的釋放效果顯著，但預(yù)處理的污泥回流后對(duì)活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)沒有影響。”魏源送感到很振奮，日處理污水300噸的示范工程規(guī)模，在國際上還是第一次。
隨后課題組對(duì)污泥減量示范工程進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，結(jié)論是不會(huì)給污水處理廠增加任何負(fù)擔(dān)。環(huán)境工程類技術(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(yīng)用，邁進(jìn)了一步。
由于大型污水處理廠資金充沛，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(guī)模10萬噸以下的中小城市污水處理廠，這一點(diǎn)也將體現(xiàn)在他正在修改的商業(yè)計(jì)劃書中。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(jié)，雙方都要有誠意。”魏源送由衷地說，由于從研發(fā)開始，就始終緊盯市場(chǎng)，并與企業(yè)展開各種方式的合作。
“一只眼睛看市場(chǎng)，一只眼睛看科學(xué)。”這是魏源送對(duì)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(duì)魏源送來說不是問題。
在我國“十二五”規(guī)劃綱要中，新增了氨氮約束性水體污染物減排指標(biāo)，如何削減氨氮排放是我國環(huán)境保護(hù)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(yàn)證明，對(duì)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，其開出的價(jià)碼往往令企業(yè)在環(huán)保目標(biāo)前望而卻步。
“一旦項(xiàng)目運(yùn)行，我們將是國內(nèi)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(tuán)隊(duì)科技成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，這是對(duì)魏源送工作的肯定，也因此增加了成套技術(shù)對(duì)風(fēng)投的吸引力。
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