黃霞科研團隊：下降膜能耗化污水為資本

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

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黃霞傳授和她的科研團隊研發(fā)的“低能耗膜?生物反應器污水資源化新技術(shù)與工程應用”，獲2009年度國家科技進步獎二等獎

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，水資源危機日趨嚴峻。面對水資源危急的嚴峻挑戰(zhàn)，最近幾年來，國內(nèi)外學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，一個新的概念 “膜?生物反應器”（Membrane Bioreactor，簡稱MBR）逐漸惹起人們的存眷。

　　膜?生物反應器技術(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?生物反應器利用膜分別技術(shù)，使污水處理系統(tǒng)的污泥停留時光自力于水力逗留時間存在并失掉無效延伸，這在很大水平上進步了反應器的處理能力。另外，膜技術(shù)的應用代替了傳統(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?生物反應器技術(shù)的發(fā)展，有用地減緩了我國水資源缺乏、人均水資源重大缺乏的近況，對推動我國污水處理及資源化技術(shù)的發(fā)展具備主要意義。

　　清華大學環(huán)境迷信與工程系黃霞教學和她的科研團隊自上世紀末以來，始終努力于膜?生物反應器的技術(shù)開發(fā)及工程應用相關(guān)研究。針對我國水污染嚴峻和水資源短缺的問題，黃霞和她的科研團隊從降低能耗和穩(wěn)定運行動手，開收回流化床型、氣升輪回分體式、平板式三種低能耗膜?生物反應器。此次取得國度科技先進二等獎的 “低能耗膜?生物反應器污水資源化新技術(shù)與工程應用”研究結(jié)果，凝固了這個團隊十多年來的聰明和汗水。
　　
　　斗爭??精益求精

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

　　開初，膜?生物反應器還只是一個不敷成熟的觀點。很多業(yè)內(nèi)助士對膜技術(shù)的成熟度并沒有信念。隨著國際上膜技術(shù)的發(fā)展和膜資料出產(chǎn)的規(guī)�；�，膜?生物反應器技術(shù)不斷提高，其工程應用也日臻成熟。這為我國膜技術(shù)在污水處理中的應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)。

　　對黃霞和她的科研團隊而言，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?生物反應器構(gòu)造型式，如何優(yōu)化膜?生物反應器的流態(tài)，膜污染如何識別和消除，怎么針對不同類型污水設(shè)計公道的膜?生物反應器組合工藝等等一系列亟待解決的問題擺在面前。

　　起步時間晚，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，這使得團隊在膜?生物反應器研究中一次又一次面對嚴重的挑戰(zhàn)。

　　跟著研究的不斷深刻，膜技術(shù)研究與應用中無足輕重的“膜污染”成績逐漸成為研究人員進一步摸索的瓶頸成績：膜在污染水的同時也“就義”著本人。膜?生物反應器在運轉(zhuǎn)中，因為一直過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膜形成污染。一些特定巨細的份子，如糖類、卵白質(zhì)等物資會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?生物反應器體系將逐步生效。更糟的是，現(xiàn)實工程應用前提下，待處理污水的水質(zhì)水量多變、突發(fā)事務(wù)多，這對膜?生物反應器實踐工程的畸形運轉(zhuǎn)提出了更大的挑釁。

　　面臨這個困擾國表里同業(yè)多年的辣手問題，黃霞帶領(lǐng)團隊迎難而上，破費大量時間和精神去探索測驗考試著每種可能。為了肯定龐雜過濾系統(tǒng)中降低膜通透性的“禍首罪魁”，他們測試了近百種實驗樣品，并利用統(tǒng)計學道理記載對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物在膜表面構(gòu)成的凝膠層是影響膜?生物反應器穩(wěn)固運行的癥結(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步的剖析手腕辨認膜表面污染物的詳細成分，并且從微觀上努力于開發(fā)多種新型高效的化學清洗劑，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)勝利地應用到了處理分歧范例污水,房地產(chǎn)經(jīng)營，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)模和主動化操縱程度的在線化學清洗模式，并應用于實際工程中，對穩(wěn)定系統(tǒng)的運行起到了要害作用。經(jīng)由過程不斷努力，黃霞帶領(lǐng)科研團隊終于處理了膜?生物反應器實際運行過程當中復雜環(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，科研團隊的留神力聚焦到了 “膜能耗”問題上。與傳統(tǒng)工藝相比，膜?生物反應器能耗較高一直是妨礙膜?生物反應器推行應用的重要身分之一。而膜?生物反應器運行的重要能量耗費，又會合在為避免污泥堆積而對膜組件采用的曝氣處理上。為了既不增加曝氣對膜表面沉積污染物的掃除作用，又能降低曝氣進程中所消費的能量，黃霞和科研團隊不斷努力嘗試，翻新天時用流化床的任務(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產(chǎn)權(quán)的流化床型膜?生物反應器。這一高效節(jié)能的新型膜?生物反應器技術(shù)將膜?生物反應器的研究任務(wù)推上了又一個新的臺階。

　　聲譽??實至名歸

　　跨入新千年，中國的膜?生物反應器技術(shù)研究“否極泰來”，終究迎來了新的春季。自2002年以來，我國開端以實踐應用為起點，發(fā)展了大小數(shù)百項膜?生物反應器技術(shù)名目。特別是2006年以來，由黃霞和她的科研團隊研發(fā)的低能耗膜?生物反應器技術(shù)連續(xù)應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以上的大型城市污水膜?生物反應器工程，在中國大型膜?生物反應器工程應用中存在里程碑意思。今朝膜?生物反應器技術(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用，停止2008年末累計處理水量跨越23萬破方米/天。為都會的發(fā)展帶來了杰出的環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益。

　　十余年的刻苦鉆研與不懈努力，終于換來了社會的承認。2009年，由我校、中國科學院生態(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)成的研究小組實現(xiàn)的 “低能耗膜?生物反應器污水資源化新技術(shù)與工程應用”項目獲得了國家科技進步獎二等獎。

　　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，真正地為了一個目標不懈奮斗并取得了階段性的成果。此次失掉國家科技進步獎二等獎，既是對我們十多少年工作的激勵，也是我們團隊獨特努力的成果�！�

　　瞻望膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)達成長的遠景，黃霞滿懷信心腸說：“膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)是 21世紀的向陽工業(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)

　　黃霞跟她的科研團隊已在膜?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。

　　為了增進技術(shù)向產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化，更好地辦事于社會，我校情況系專門建立了膜技術(shù)研發(fā)核心，旨在通太高�？蒲信c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，積極將研發(fā)的技術(shù)停止推行運用。因為膜?生物反應器技術(shù)是一項新技術(shù)，為了讓更多的人懂得和應用膜?生物反應器技術(shù)，自 2008年起，他們還創(chuàng)辦了膜?生物反應器技術(shù)培訓班，歷來自天下各地的環(huán)保企業(yè)、計劃院和高校的學生講解膜?生物反應器技術(shù)常識。培訓遭到了學員的歡送，每屆報名加入人數(shù)都到達70人擺布�！按撕蠹偃缬行枰�，咱們還能夠繼承辦下去。當初膜技術(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”。黃霞和她的研究團隊為促進中國膜?生物反應器技術(shù)的開展作出了踴躍的奉獻。

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

　　可以預感，隨著人們節(jié)水認識的晉升和國家環(huán)保政策的不斷改良，膜技術(shù)在水和廢水處理中的應用將遭到更大的關(guān)注。我國的膜污水處理技術(shù)前景光亮，信任以“居心”為研究尺度的黃霞和她的科研團隊會繼續(xù)耐勞研究，讓膜技術(shù)的應用得到更大的發(fā)展。