利用創(chuàng)新科技 營(yíng)造“碧水藍(lán)天”——記南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

◎ 文/段雨默 王 鵬

碧水藍(lán)天無(wú)疑是展示人類生態(tài)文明建設(shè)成果的一個(gè)重要窗口。

根據(jù)近期國(guó)務(wù)院下發(fā)的《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)到2015年總產(chǎn)值將達(dá)到4.5萬(wàn)億元，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的支柱產(chǎn)業(yè)。

節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，正由過(guò)去的“配角”變身為“主角”。這對(duì)我國(guó)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展無(wú)疑是個(gè)利好消息，也表明了黨和政府的決心。

南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，專注于廢水處理與資源化新技術(shù)研究17年，形成了適應(yīng)我國(guó)廢/污水高標(biāo)準(zhǔn)排放、分質(zhì)再生、健康回用系列工程實(shí)用化新技術(shù)，并在產(chǎn)學(xué)研合作中積累了許多具有借鑒意義的成功經(jīng)驗(yàn)。

17年科學(xué)探索之路，該團(tuán)隊(duì)成員歷經(jīng)風(fēng)雨。然而，回首科研路上收獲的果實(shí)，團(tuán)隊(duì)成員的欣慰之情溢于言表：“我們的創(chuàng)新技術(shù)已形成一個(gè)完整體系，這些新技術(shù)可有效擴(kuò)大再生水應(yīng)用，緩解我國(guó)工業(yè)發(fā)展面臨的污染物減排與用水限額的雙重壓力?！?/p>

悠悠17載，創(chuàng)新路上成果豐碩

悠悠17載的探索征程，南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員翻越了太多外人難以想象的“大山”，而科研路上迎風(fēng)綻放的一個(gè)個(gè)亮眼成果，無(wú)疑是對(duì)他們最大的安慰。

——高效工業(yè)廢水高標(biāo)準(zhǔn)排放提標(biāo)新技術(shù)。生物處理技術(shù)因成本低、污染物降解徹底等特點(diǎn)，成為目前工業(yè)廢水達(dá)標(biāo)處理工程應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。由于工業(yè)廢水水質(zhì)的復(fù)雜性導(dǎo)致生物處理過(guò)程微生物的代謝產(chǎn)物、微生物菌群生長(zhǎng)基因變異等毒害污染物的生理、生態(tài)作用效應(yīng)異常明顯，生物處理后出水中溶解性微生物產(chǎn)物成為影響廢水深度處理效率和出水水質(zhì)的重要因素。

南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)借助現(xiàn)代大型分析手段的系統(tǒng)解析，揭示了典型工業(yè)廢水處理工藝過(guò)程SMP的組分特征、變化規(guī)律和產(chǎn)生機(jī)制，研發(fā)出二級(jí)生化出水深度凈化實(shí)用化新工藝，進(jìn)而為提高廢水生物處理效能和深度處理新技術(shù)水平提供了支撐。

在廢水處理過(guò)程中，生物處理工程的穩(wěn)定性主要受水質(zhì)、環(huán)境因素影響。工業(yè)廢水具有典型的高鹽度、高毒害性等水質(zhì)特征，團(tuán)隊(duì)借助現(xiàn)代分子生態(tài)學(xué)研究方法，通過(guò)對(duì)典型廢水處理工藝過(guò)程微生物菌群特征、低溫(5℃～15℃)環(huán)境下微生物代謝途徑和分子水平增效機(jī)制的系統(tǒng)研究，探索出廢水生物處理過(guò)程人工調(diào)控強(qiáng)化新方法；研發(fā)了基于微生物增效機(jī)制的廢水生物膜處理技術(shù)和反應(yīng)器，為極端條件下生物處理工藝穩(wěn)定化運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。

團(tuán)隊(duì)還基于工業(yè)廢水高鹽度、高色度、高氨氮、大雜環(huán)類等重污染復(fù)雜水質(zhì)特征，以典型污染物(氮、磷、有機(jī)物)的深度凈化為核心，研發(fā)了污水處理廠升級(jí)減排新技術(shù)、新工藝和新裝備；開發(fā)出以新型功能微生物菌劑、新型微生物固定化新材料等為核心生物強(qiáng)化工藝與裝備，并完成了有機(jī)毒害綜合廢水超低排放關(guān)鍵技術(shù)工程示范和系列標(biāo)準(zhǔn)化裝備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范。

——工業(yè)廢水分質(zhì)再生利用新技術(shù)。再生是實(shí)現(xiàn)廢水高品質(zhì)回用的基礎(chǔ)，團(tuán)隊(duì)圍繞工業(yè)廢水多級(jí)回用水質(zhì)(雜用水、生產(chǎn)用水、循環(huán)冷卻補(bǔ)充水等)目標(biāo)，研究并開發(fā)出催化氧化、催化絮凝、膜分離等組合深度處理工藝，發(fā)明了適應(yīng)典型工業(yè)行業(yè)再生源水水質(zhì)特點(diǎn)的分質(zhì)再生新工藝，研發(fā)出適應(yīng)不同水質(zhì)要求的高效空間功能分區(qū)式生物膜反應(yīng)器和安全消毒一體化裝置等關(guān)鍵技術(shù)與裝備，并成功應(yīng)用于工程實(shí)際。

圍繞再生源水水質(zhì)特點(diǎn)及多級(jí)回用水質(zhì)指標(biāo)需求，團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究并獲得了多級(jí)膜分離技術(shù)單元的優(yōu)化組合、濃縮液專用有機(jī)物-無(wú)機(jī)鹽分離膜組件及應(yīng)用關(guān)鍵控制參數(shù)；揭示了經(jīng)過(guò)生物處理后的再生源水中的中微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子物質(zhì)的分布特征、與膜發(fā)生物理化學(xué)相互作用機(jī)制以及在膜表面(或膜孔內(nèi))的吸附、沉積作用規(guī)律，并開發(fā)出適應(yīng)不同再生源水水質(zhì)的膜組件最優(yōu)化組合方法和減緩膜通量下降的自動(dòng)維護(hù)控制系統(tǒng)。

——工業(yè)廢水高品質(zhì)健康回用新技術(shù)。工業(yè)廢水經(jīng)過(guò)處理過(guò)程后的尾水中存在著微痕量高風(fēng)險(xiǎn)(環(huán)境激素、持久性有毒物質(zhì)、毒害基因等)溶解性物質(zhì)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)研究典型的工業(yè)廢水(化工、印染等)和典型處理工藝(A/O、A/A/O、SBR等)的高風(fēng)險(xiǎn)污染物的過(guò)程發(fā)生機(jī)制和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，建立了多用途再生水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。

團(tuán)隊(duì)還基于電催化法、臭氧氧化、二氧化氯消毒技術(shù)對(duì)典型微痕量溶解性高風(fēng)險(xiǎn)毒害物質(zhì)凈化機(jī)理，研究了單元或組合深度凈化工藝對(duì)含有高風(fēng)險(xiǎn)毒害物質(zhì)凈化的規(guī)律，研發(fā)出基于工業(yè)廢水中典型高風(fēng)險(xiǎn)毒污染物安全控制的廢水再生健康生態(tài)水質(zhì)保障技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了工程化示范應(yīng)用。

這些新技術(shù)的應(yīng)用，顯著提升了我國(guó)廢水再生回用技術(shù)水平，具備突出的環(huán)境和社會(huì)效益。

守護(hù)碧水藍(lán)天，“水醫(yī)院”在行動(dòng)

南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，是南京大學(xué)首批走出校園探索校府合作共建校外科技平臺(tái)、服務(wù)企業(yè)的團(tuán)隊(duì)。多年的執(zhí)著探索，使團(tuán)隊(duì)在廢水處理過(guò)程微生物強(qiáng)化機(jī)制、水處理新材料、水質(zhì)毒理學(xué)、生物反應(yīng)器成套裝備、廢水分質(zhì)再生利用和有機(jī)污染物生物催化與轉(zhuǎn)化機(jī)理等方面取得了豐碩的研究成果，目前已成為南京大學(xué)環(huán)境工程學(xué)科的特色科研團(tuán)隊(duì)之一。

為促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，打造公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)，為環(huán)保企業(yè)提供科技支撐，團(tuán)隊(duì)開展了廣泛的產(chǎn)學(xué)研合作。2005年，團(tuán)隊(duì)與中國(guó)宜興環(huán)保科技工業(yè)園共建了南京大學(xué)首個(gè)校外政產(chǎn)學(xué)研用科技平臺(tái)——南京大學(xué)宜興環(huán)保研究院。研究院定位于“面向技術(shù)創(chuàng)新源頭、產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)基地、網(wǎng)絡(luò)化信息交流平臺(tái)”， 利用南京大學(xué)和自身的科技研發(fā)優(yōu)勢(shì)，以 “廢水處理與資源化新技術(shù)、面源污染控制與生態(tài)工程技術(shù)、水資源保護(hù)及修復(fù)技術(shù)、有毒物質(zhì)生態(tài)安全評(píng)價(jià)技術(shù)、水污染防治技術(shù)政策與標(biāo)準(zhǔn)研究”等為研究重點(diǎn)，結(jié)合目前我國(guó)的水環(huán)境治理技術(shù)需求，開展環(huán)境產(chǎn)業(yè)核心共性技術(shù)的攻關(guān)和關(guān)鍵工藝的研制、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)的戰(zhàn)略性前瞻性技術(shù)研發(fā)，提升我國(guó)環(huán)?？萍嫉乃?。宜興環(huán)?？萍脊I(yè)園環(huán)保產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢(shì)明顯、產(chǎn)業(yè)鏈較為完善、產(chǎn)業(yè)人群和環(huán)保產(chǎn)品密集，有利于高端環(huán)?？萍汲晒咝Мa(chǎn)業(yè)化。

經(jīng)過(guò)8年時(shí)間的努力，南京大學(xué)宜興環(huán)保研究院在江蘇省、無(wú)錫市和宜興市政府的大力支持下，構(gòu)筑了具有技術(shù)研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、人才培訓(xùn)功能的開放式共享平臺(tái)，具備提供“水質(zhì)檢測(cè)與分析、治理診斷與模擬、現(xiàn)場(chǎng)中試研究、工程方案”全過(guò)程技術(shù)服務(wù)的能力，被當(dāng)?shù)刈u(yù)為“水醫(yī)院”，在行業(yè)內(nèi)享有一定知名度。

這一公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)的建成，對(duì)提高區(qū)域環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新水平發(fā)揮了顯著的支撐作用。自成立以來(lái)，平臺(tái)已建成了200多家緊密型產(chǎn)學(xué)研合作群，并成立了7個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，參與企業(yè)承擔(dān)省部級(jí)重大成果轉(zhuǎn)化和面上項(xiàng)目9項(xiàng)，企業(yè)聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)30多項(xiàng)，為500多家環(huán)保企業(yè)開展了專項(xiàng)技術(shù)服務(wù)，成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值新增200億元以上，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)創(chuàng)新水平。不僅如此，平臺(tái)還創(chuàng)建了“政府扶持、貼近產(chǎn)業(yè)、企業(yè)受益、學(xué)科發(fā)展”的科技服務(wù)新模式，贏得世界環(huán)境署、各級(jí)政府部門以及多國(guó)政府要員和同行的贊譽(yù)。

環(huán)?？萍己彤a(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)乎每個(gè)人的生存環(huán)境和生命質(zhì)量，在這場(chǎng)曠日持久的環(huán)境保衛(wèi)戰(zhàn)中，沒(méi)有人可以置身事外。希望南京大學(xué)廢水處理新技術(shù)與裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在以后的工作中能有更多的創(chuàng)新成果呈現(xiàn)，并投入到實(shí)際應(yīng)用，為水源的清澈作出更大的貢獻(xiàn)。