黄霞科研团队：下降膜能耗化污水为资本

2015-04-09 11:13 来源：http://www.ceo315.org/ 阅读：次

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黄霞传授和她的科研团队研发的“低能耗膜?生物反应器污水资源化新技术与工程应用”，获2009年度国家科技进步奖二等奖

降低膜能耗污水化资源

●先生记者潘邪道成书冉胡雨寒

黄霞（右一）向外宾先容试验室情形

　　水资源作为天然界最可贵的资源之一，愈来愈遭到人们的普遍关注。近些年来，随着经济的发展、生齿的激增和人们生活程度的提高，工农业及生活用水量不断增添，与之相伴的污水排放量也一劳永逸，水资源危机日趋严峻。面对水资源危急的严峻挑战，最近几年来，国内外学者一直在努力探索污水资源化的高效道路。随着研究的逐渐深入，一个新的概念 “膜?生物反应器”（Membrane Bioreactor，简称MBR）逐渐惹起人们的存眷。

　　膜?生物反应器技术将传统污水生物处理工艺与膜分离技术无机联合起来，是一种新型高效的污水处理与回用工艺。与传统污水处理工艺比拟，膜?生物反应器利用膜分别技术，使污水处理系统的污泥停留时光自力于水力逗留时间存在并失掉无效延伸，这在很大水平上进步了反应器的处理能力。另外，膜技术的应用代替了传统工艺中二沉池的泥水份离感化，无效地削减了占空中积，节俭了基建用度。膜?生物反应器技术的发展，有用地减缓了我国水资源缺乏、人均水资源重大缺乏的近况，对推动我国污水处理及资源化技术的发展具备主要意义。

　　清华大学环境迷信与工程系黄霞教学和她的科研团队自上世纪末以来，始终努力于膜?生物反应器的技术开发及工程应用相关研究。针对我国水污染严峻和水资源短缺的问题，黄霞和她的科研团队从降低能耗和稳定运行动手，开收回流化床型、气升轮回分体式、平板式三种低能耗膜?生物反应器。此次取得国度科技先进二等奖的 “低能耗膜?生物反应器污水资源化新技术与工程应用”研究结果，凝固了这个团队十多年来的聪明和汗水。
　　
　　斗争??精益求精

　　20世纪 90年月中期，外洋学者曾经对膜?生物反应器技术开展了一些研究，积聚了必定的教训，而我国的相关研究才刚起步。在如许一个技术差距逐年增大的严格布景下，许多高校、科研院所和企业研究机构对膜?生物反应器技术及其在污水处理中的应用表示出浓重的兴致，并集结浩繁优良科研人员对此开展研究。在我校环境系钱易院士率先提倡下，黄霞率领科研团队开始了膜?生物反应器技术的相干研究。

　　开初，膜?生物反应器还只是一个不敷成熟的观点。很多业内助士对膜技术的成熟度并没有信念。随着国际上膜技术的发展和膜资料出产的规模化，膜?生物反应器技术不断提高，其工程应用也日臻成熟。这为我国膜技术在污水处理中的应用奠基了精良的基础，但研究人员仍然面临着良多艰苦与挑战。

　　对黄霞和她的科研团队而言，许多工作都要从零开始。膜材料如何抉择，若何构建高效的膜?生物反应器构造型式，如何优化膜?生物反应器的流态，膜污染如何识别和消除，怎么针对不同类型污水设计公道的膜?生物反应器组合工艺等等一系列亟待解决的问题摆在面前。

　　起步时间晚，海内没有研究先例可供鉴戒，也没有成熟的研究参考工具，这使得团队在膜?生物反应器研究中一次又一次面对严重的挑战。

　　跟着研究的不断深刻，膜技术研究与应用中无足轻重的“膜污染”成绩逐渐成为研究人员进一步摸索的瓶颈成绩：膜在污染水的同时也“就义”着本人。膜?生物反应器在运转中，因为一直过滤大批含有各类成份的废水和污泥，传染物不成防止地要对膜形成污染。一些特定巨细的份子，如糖类、卵白质等物资会吸附在膜名义和嵌入外部，引发膜过滤通量的降落，以致处置才能下降，膜?生物反应器体系将逐步生效。更糟的是，现实工程应用前提下，待处理污水的水质水量多变、突发事务多，这对膜?生物反应器实践工程的畸形运转提出了更大的挑衅。

　　面临这个困扰国表里同业多年的辣手问题，黄霞带领团队迎难而上，破费大量时间和精神去探索测验考试着每种可能。为了肯定庞杂过滤系统中降低膜通透性的“祸首罪魁”，他们测试了近百种实验样品，并利用统计学道理记载对照每份样品的渺小差别，从而断定了生物污泥在膜表面造成的污泥层和胶体消融性无机物在膜表面构成的凝胶层是影响膜?生物反应器稳固运行的症结膜污染物质。在此基本上，他们开辟了一系列膜污染节制技术，提出了经济曝气度和次临界通量的操作形式，从而有效地掌握了污泥在膜表面的堆积。为了寻觅到膜-生物反应器中膜污染的荡涤技术，他们不但从微不雅方面利用多种进步的剖析手腕辨认膜表面污染物的详细成分，并且从微观上努力于开发多种新型高效的化学清洗剂，左右开弓，终极树立了以氧化剂为中心的药剂清洗技术，并研发了投加混凝剂和氧化剂的混杂膜过滤性调控技术。这些膜污染把持技术胜利地应用到了处理分歧范例污水,房地产经营，比方沐浴污水、医院污水、印染废水、烟草废水等的膜?生物反应器工程中。此外，他们还发明性地开发了两种合适不同规模和主动化操纵程度的在线化学清洗模式，并应用于实际工程中，对稳定系统的运行起到了要害作用。经由过程不断努力，黄霞带领科研团队终于处理了膜?生物反应器实际运行过程当中复杂环境下膜污染的肃清问题。

　　难题没有到此为止，在处理了“膜污染”问题后，科研团队的留神力聚焦到了 “膜能耗”问题上。与传统工艺相比，膜?生物反应器能耗较高一直是妨碍膜?生物反应器推行应用的重要身分之一。而膜?生物反应器运行的重要能量耗费，又会合在为避免污泥堆积而对膜组件采用的曝气处理上。为了既不增加曝气对膜表面沉积污染物的扫除作用，又能降低曝气进程中所消费的能量，黄霞和科研团队不断努力尝试，翻新天时用流化床的任务原理，并经由不断的调剂与修正，终于制作出拥有自立知识产权的流化床型膜?生物反应器。这一高效节能的新型膜?生物反应器技术将膜?生物反应器的研究任务推上了又一个新的台阶。

　　声誉??实至名归

　　跨入新千年，中国的膜?生物反应器技术研究“否极泰来”，终究迎来了新的春季。自2002年以来，我国开端以实践应用为起点，发展了大小数百项膜?生物反应器技术名目。特别是2006年以来，由黄霞和她的科研团队研发的低能耗膜?生物反应器技术连续应用于北京密云再生水厂（日处理能力4.5万吨）、北京温榆河水资本应用工程（日处理能力10万吨）、怀柔再生水厂（日处理能力3.5万吨）、无锡硕放污水处理厂（日处理能力2.5万吨）等大型污水处理与回用工程中，并取得明显功效。此中，北京密云再生水厂是亚洲第一座日处理量万吨级以上的大型城市污水膜?生物反应器工程，在中国大型膜?生物反应器工程应用中存在里程碑意思。今朝膜?生物反应器技术在城市污水、小区生涯污水、病院污水和产业废水等的处理和回用中失掉了大范围推行应用，停止2008年末累计处理水量跨越23万破方米/天。为都会的发展带来了杰出的环境、社会和经济效益。

　　十余年的刻苦钻研与不懈努力，终于换来了社会的承认。2009年，由我校、中国科学院生态环境研究中央等单元牵头，由黄霞等数十位研究人员构成的研究小组实现的 “低能耗膜?生物反应器污水资源化新技术与工程应用”项目获得了国家科技进步奖二等奖。

　　回想艰苦而难忘的研究过程，黄霞感叹万千：“一起走来，大师尽力投入，真正地为了一个目标不懈奋斗并取得了阶段性的成果。此次失掉国家科技进步奖二等奖，既是对我们十多少年工作的激励，也是我们团队独特努力的成果。”

　　瞻望膜技术产业发达成长的远景，黄霞满怀信心肠说：“膜技术产业是 21世纪的向阳工业。想要使膜?生物反响器技术获得更大的开展和利用，还须要很多人通力合作，持续攀缘。”

　　将来??向阳产业

　　黄霞跟她的科研团队已在膜?生物反映器技巧的研讨上获得了较年夜成就，然而他们并不满意，他们还执政更高的目的尽力。

　　为了增进技术向产业的转化，更好地办事于社会，我校情况系专门建立了膜技术研发核心，旨在通太高校科研与企业配合的形式，为膜技术的产业化架设桥梁，搭建平台，积极将研发的技术停止推行运用。因为膜?生物反应器技术是一项新技术，为了让更多的人懂得和应用膜?生物反应器技术，自 2008年起，他们还创办了膜?生物反应器技术培训班，历来自天下各地的环保企业、计划院和高校的学生讲解膜?生物反应器技术常识。培训遭到了学员的欢送，每届报名加入人数都到达70人摆布。“此后假如有需要，咱们还能够继承办下去。当初膜技术是旭日产业，许多企业和技术职员都想做这方面的研究”。黄霞和她的研究团队为促进中国膜?生物反应器技术的开展作出了踊跃的奉献。

　　黄霞和她的科研团队对低能耗膜?生物反应器技术的研究仍在继续。黄霞表现，项目接上去会着重于继续开发更有效的膜污染控制技术、降低膜本钱和运行能耗的技术，使低能耗膜?生物反应器技术愈加完美，得到加倍广泛的应用。同时，随着膜技术的日臻成熟，可应用的范畴也在增长，膜技术还可以应用于工业废水中的资源收受接管、饮用水净化等方面。

　　可以预感，随着人们节水认识的晋升和国家环保政策的不断改良，膜技术在水和废水处理中的应用将遭到更大的关注。我国的膜污水处理技术前景光亮，信任以“居心”为研究尺度的黄霞和她的科研团队会继续耐劳研究，让膜技术的应用得到更大的发展。