記者觀察丨科技創新引領黃河生態保護治理攻堅戰
新華網北京9月11日電(石海平)古老的黃河,正在科技引領下煥發新的生機和活力。
近年來,我國沿黃各省(區)扎實推進黃河流域生態環境保護工作,充分發揮科技創新的利器作用,黃河生態保護治理攻堅戰取得顯著成效。
9月5日,由黃河流域生態保護和高質量發展聯合研究中心(下稱“黃河中心”)聯合甘肅省生態環境廳主辦的“黃河生態保護治理攻堅戰生態環境科技成果推介活動”在甘肅省蘭州市舉辦,活動發布了10項黃河流域生態保護治理先進適用技術,并且優選了22項技術進行現場實物展示。
記者采訪了這些技術的開發者,從中感受到科技創新在黃河生態保護治理攻堅戰中迸發出澎湃的力量。
META低耗高效水質凈化技術:運行費用是現行主流技術的1/5-1/10
“我們是哈爾濱工業大學環境學院馮玉杰教授團隊,這次帶來的展品是META低耗高效水質凈化設備模型,主要瞄準農村分散式或小規模集中式水處理市場。”哈爾濱工業大學環境學院助理教授邱葉告訴記者,這項技術具有處理流程短,運行能耗低,運行費用低,適應性強,運行維護方便的五大優點。
尤其值得一提的是,這項技術運行費用很低,不超過0.2 元/噸,是現行主流技術的1/5~1/10,污泥量為好氧活性污泥法的1/10,節省了60-80%的污泥處理費用。
在邱葉看來,目前傳統農村污水處理工藝具有能耗高,污泥產量大,運行維護費用高的瓶頸問題。
“我們提出的META技術打破傳統污水生物處理氧化還原‘一鍋粥’的模式,通過在電子供體和電子受體間搭建電子橋,形成自驅循環電子流,刺激細胞活性,強化污染物的生物降解。”她介紹,團隊歷經20余年,開發了5代產品,實現了理論到應用的突破,開發的低耗、高效、低維護的META技術,為我國污水治理高質量發展提供助力。
風光互補微動力污水處理設備技術:解決農村分散污水處理
“黃河流域西北地區農村居住比較分散,山區常見以三五戶聚集居多。針對這種分散式農村生活污水處理問題,我們開發了風光互補微動力污水處理設備技術。”甘肅森續生態環境有限公司總經理石彬介紹說,這個技術一方面利用太陽能結合風能解決設備運行中的能耗問題,處理后的水可以用于灌溉,另一方面,提升農村環境治理及資源化利用水平。
該設備主要在黃河流域的陜西、甘肅白銀、天水、隴南等地都有使用,主要針對單戶或3-5戶聯戶式生活污水處理項目建設,單個項目設備投資約3-5萬元左右,運行費用除日常巡檢人工外沒有電耗和藥劑成本,減污降碳效果明顯,可以大幅度改善人居環境和提升鄉村形象。
在石彬看來,通過小型化、解決能耗等方式,解決設備技術到農村生活污水處理運用的“最后一公里”問題。
同時該公司還研發了畜禽排泄物生態化處理與資源化利用技術。該技術實現再發酵設備中投加凹凸棒石材料和納米復合酶催化劑(專利產品),能夠將畜禽排泄物以往十幾天的熟化過程縮短在3個小時之內,達到有機肥裝袋的狀態。石彬認為,這將對黃河流域畜禽養殖業發展產業過程中畜禽糞污資源化利用和改善養殖環境發揮重要作用。
多源固廢混凝土生產技術:實現大宗固廢的大規模應用
“這次我們帶來的是多源固廢混凝土生產技術,把鋼渣、礦渣、煤矸石、脫硫石膏、氣化粗渣五種固廢作為原料,生產混凝土,并投入實際應用。”內蒙古環保投資集團環境治理工程有限公司技術部部長郭大龍表示,該技術一方面把五種大宗工業固廢合理利用起來,利用的固廢種類多且產生量大,尤其是鋼渣、煤矸石,全國每年產生量超過一億噸,另一方面實現固廢大規模應用,混凝土可以用于基建,體量足夠大。
該技術應用于內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區環保管理有限公司東勝區東部一般工業固體廢物綜合利用項目,三期填埋場部分道路。從實施效果來看,多源固廢混凝土強度等級達到C30,28天平均抗壓強度為37.9MPa,其鋼渣、礦渣、煤矸石、脫硫石膏、氣化粗渣等固廢占比最高達到87.5%,原料成本較當地C30混凝土降低29.1%。
在他看來,這項技術適合黃河流域。有數據顯示,黃河流域工業固體廢物在全國占比超過40%。“固體廢物是再生資源的重要載體,通過技術實現妥善利用,具有顯著的資源利用和碳減排效應。”
郭大龍表示,加強固體廢物利用處置和污染防治,對維護黃河流域水資源安全、改善黃河流域生態與環境質量具有至關重要的作用。
新型高效水處理用臭氧催化劑:以人工智能實現定制化
“臭氧催化劑可大幅提高臭氧氧化效率,降低成本,使得我國水處理用臭氧催化劑市場持續增長。但在實踐中,同一催化劑、在處理不同企業廢水時,同條件下有機物去除效果存在較大差異,哪怕是同一企業的不同工段,都有高有低。”中國環境科學研究院環境污染控制工程技術研究中心技術負責人胡映明表示,針對這個情況,這次帶來了基于廢水水質的新型高效水處理用臭氧催化劑。
據介紹,以往催化劑“以劑配水”的選擇模式主要依靠人力從繁多的催化劑中進行簡單適配篩選,過程缺乏科學性,耗時、耗力,也難以實現科學治污、精準治污要求。而該技術在催化劑選擇中首次引入人工智能理念,搭建廢水水質、催化劑配方、有機物去除率三者之間的ANN模型,利用十余年數據積累,將模型進行學習馴化,最終得到“智能化催化劑設計平臺”。同時,深度剖析廢水水質數據,利用該平臺實現“以水配劑”的催化劑選擇新模式,解決企業以往在臭氧催化劑選擇中存在的盲目性。
該技術已運用于多個項目。在中石油煉化公司項目中,進水COD為100~200 mg/L,在使用專用催化劑后,COD去除率達到50%~60%,能源消耗降低約25%。在山東工業園區污水處理廠項目中,進水COD為40~50 mg/L、錳離子為0.5~1.0 mg/L,專用催化劑投用后,出水COD≤25 mg/L、錳離子≤0.1 mg/L。
胡映明還表示,為指導企業選擇質量可靠、無二次污染的臭氧催化劑,團隊正牽頭制定產品標準,進一步為企業選擇提供依據。此外,針對高鹽、高硬度廢水,開發國內首個“內循環-流化床臭氧催化氧化技術”,實現臭氧催化氧化技術的普適性、高效性。
大宗固廢礦化固定CO2技術與產業化:因地制宜實現減污降碳協同增效
“在黃河流域生態保護和高質量發展進程中,流域沿線的固廢資源化領域面臨諸多挑戰。”長三角國家技術創新中心有機功能材料與應用技術研究所所長助理、環保中心主任成銘釗告訴記者,黃河流域區域內產生的固廢種類存在較大差異,這對于技術研發單位提出較高要求,如何結合當地實際情況實現固體廢棄物高效分類并開發適應多樣化廢棄物特征的處理技術是當前主要難題之一。
大宗固廢礦化固定CO2技術是這次他的團隊帶來展示的新技術。
利用這個技術,既可以鋼渣、鎂渣等典型工業固廢為原料,又能利用工業煙氣中的CO2,通過礦化技術制備的仿石板材、礦化制品、摻合料等礦化負碳材料。長三角國創中心功能材料所團隊也開發出了系列固廢資源化技術,包括可以高含水率、高粘性泥質固廢為原料,通過水熱技術制備墻體砌塊、路面磚、生態護岸等再生建材產品,以鋼渣、礦渣、粉煤灰為原料,通過超細粉磨技術深度激發工業固廢活性,制備高性能復合礦物摻合料、原位固化材料等固廢基膠凝材料。
“我們對于固廢特征差異性大的問題,已針對不同固廢形成技術積累和沉淀,并結合具體場景與用戶需求,因地制宜提出高值高效多路徑資源化利用解決方案。”他認為,這將幫助區域和行業實現固廢資源化技術的大規模推廣和應用。
成銘釗表示,未來,我們希望借助黃河中心提供的技術轉化平臺,加速我們自主研發的固廢資源化利用技術在黃河流域內各個省市的推廣,為黃河流域的生態治理和高質量發展提供實質性助力。
太陽能換熱型高寒污水處理系統:解決高海拔地區生活污水處理難題
“在四川省黃河源頭高寒高海拔地區,傳統農村生活污水處理技術及模式難以適應嚴寒氣候,處理效果不佳或難以運維。針對這個問題,我們開發了太陽能換熱型高寒污水處理系統。”四川省生態環境科學研究院水環境研究所水生態保護與修復研究團隊副主任王春向記者表示。
據介紹,該系統的創新點在于以強化生物膜法工藝為主體,尾水采用模塊化濾料組、模塊化保溫型人工濕地深度凈化,集成了太陽能微曝氣、太陽能定時(或定差)智能熱交換升溫保溫系統,可根據實地調研的生活污水產排特征、日變化系數、運行參數等,搭建適宜于高寒高海拔地區“達標排放+資源化利用”及“生物+生態”智慧交替運維模式,解決了高寒高海拔地區農村生活污水處理技術難題。
該系統已在四川多地得到應用。在松潘縣污水處理廠,建成規模為2m³/d的太陽能換熱型高寒污水處理系統1套,可根據實際進水水質情況,實現4種運行模式的自動切換。在安宏鄉安宏村,建成規模為5m³/d的無動力一體化設備3套,18m³/d微動力一體化設備2套,有效治理高寒高海拔藏族聚居區農村生活污水,出水可達到四川省《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》三級標準。在茂縣勒依村,建成24套單戶灰水處理設備及配套管網,保留了農戶使用旱廁的生活習慣,利用房前屋后菜園、果園對灰水資源化利用,有效管控農村生活污水,出水可達到《農田灌溉水質標準》。
王春表示,未來期望能夠借助黃河中心平臺的支持,進一步了解與掌握黃河流域突出生態環境問題和治理現狀,研發、改進與推廣高寒高海拔地區農村生活污水治理技術及成果轉化,助力黃河流域生態保護和高質量發展,助力鄉村振興。
黃河,給科技創新提供廣闊的空間。而科技,也給黃河保護帶來無限的可能。我們希望,在黃河生態保護治理和我國科技工作者的雙向奔赴中,“母親河”黃河越來越美。