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参加日本国际会议收获及感想 精选

已有 7573 次阅读 2019-11-17 15:39 |系统分类:科研笔记| 国际会议, 日本, 脱氨, 厌氧氨氧化, 污泥处理

近二年多来,课题组的研究方向聚焦到低碳节能的生物脱氮领域,而厌氧氨氧化是最低碳节能的生物脱氮技术。经朋友介绍,有一个专门讨论厌氧氨氧化的国际会议在日本举行。我们立即按组织者的要求投稿,并获得参会邀请。

从广州飞到日本大阪,飞行时间约3个小时,国际机票的价钱,居然比广州飞北京的价格还要便宜,来回只要3000多元。开会的地点是位于熊取京都大学复合力原子科学研究所(原子核能研究所)。按会议指引,我们从住的宾馆坐轻轨到熊取车站,然后,会务组有大巴在熊取车站定时接送。第一次去我们提前到了熊取车站,导航显示,去开会的地点只有2公里,我们有的是时间,我喜欢边走边看,与其在那边等,不如直接走过去。走路花了不到30分钟,就到了目的地,后来二天多的会议,我也是坚持走过去。

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日本在会议组织上做得比较细致,会务费不算高,但总体上会议组织也是节俭的,不少额外的相关服务,必须另外付费。如会议只安排一个大巴在固定时间从会务处到火车站之间的接送,会议只安排一次免费欢迎晚宴,午餐等要另外付费,会务最后的参观费用(交通费及午餐费)也必须另外付费。会议还列出一列企业赞助清单,看来这些赞助的企业,每一家赞助的钱也不会多。会议有二个会场,一个会场做口头报告,另一个会场,让论文做成海报,在展位上展示。这些赞助商,往往也给一个展位,让他们介绍公司的产品及情况。若国内开会也这样做,估计不可能形成现在国内的“会务经济”,不少不搞研究的单位与个人,通过举办各种会议来赚钱。

本次会议名称是第四次国际厌氧氨氧化会议(The 4th International Anammox Symposium in Osaka),但参加会议的人员有一半以上是我们中国人,中国人也提供了一半以上的会议报告。参加会议的人员,除了中国人外,日本人也不少,另外还有几位韩国人,二个泰国人,二个越南人与一个美国人。参加会议人员总数在100人左右。

日本古川教授一般认为是日本做厌氧氨氧化最早的专家,他是熊本大学的名誉教授,在日本也开了一家水处理技术顾问公司。古川教授是这次会议的主要召集人,国内有他的学生,我们这次参加会议,也是他原来的学生朱教授通知我们来参加的。我们也想通过这会议,了解国际上厌氧氨氧化的动向,及我们与他们的差距。

随着对黑臭水体的治理要求及水体富营养化控制要求的提高,最节能,低碳的厌氧氨氧化脱氨工艺成为研究热点。厌氧氨氧化最早是30年前欧洲荷兰科学家发现的一种生物脱氮现象,文献报导,工程化应用的厌氧氨氧化工艺,最早设计建设在本世纪初,目前全球已超过100家,主要在欧洲地区。但这个国际会议没有一个欧洲代表。国内的有环境科学与环境工程学科的大学,似乎都有研究厌氧氨氧化的老师。这几年厌氧氨氧化研究论文比较多,但在亚太地区,真正成功大规模工程化应用的工程实例并不多。

厌氧氨氧化从发现到现在也只有短短的30年的历史,而欧洲比我国最早开展这项研究也提前了差不多十多年,现在我国对厌氧氨氧化的研究已全面兴起,应用才刚刚起步。在会上,听了一家日本公司的报告,他们在处理养猪场废水的过程中,原设计就是采用常规厌氧-好氧处理工艺,但经过二年多的运行,发现池壁有红色的颗粒污泥,并能检测到厌氧氨氧化微生物,从而确认了厌氧氨氧化的存在。我想起了一个多月前,评审一篇要发表了国内学术杂志上的一篇论文,内容是类似的,就是养殖废水的处理,经过多年的运行,发现处理过程中氨氮的脱除效果超过传统的硝化-反硝化工艺,可能存在厌氧氨氧化,并通过多通道DNA分析,找到了厌氧氨氧化的特征微生物。听上去,这些厌氧氨氧化的发现与应用过程,都是偶然发现,在厌氧氨氧化理论得到普遍认可,从而确认了厌氧氨氧化的过程,这些形成厌氧氨氧化工艺条件的时间都长达2年或以上,但这些已实现了厌氧氨氧化的装置,能不能有效地成功复制?能不能从自然王国进入必然王国,应还是未知数。

这次会议,只有一个会议室,我听了所有的研究报告,似乎大家的研究,仍以发表论文为主,有不少探索如何形成颗粒厌氧氨氧化污泥的机理,及利用现代生物学分析手段,进行菌群分析。不少研究者,只有如何写论文的思维,而缺少考虑开发研究的技术如何应用的问题。其实这二种思维方式还是有较大差异的。若以发表论文为目标的思维,就一定要考虑创新性,点子越新越好,越稀奇古怪越吸引人,并要寻找效率最高点,操作最佳点,不考虑它的成本,它的操作稳定可靠性。而做带有应用背景,且想开发的技术能得到大规模的工程化应用,则必须考虑成本因素,更要考虑它的稳定可靠性,不是一个最佳点,而是一个稳定可以接收的操作区间。

国内不少大学都有教授与博士参加这次会议。虽然对于绝大部分研究人员来讲,并不容易将研究成果从研究论文转化为实际工程应用,但总会有一定的比例会转化成功。我们对厌氧氨氧化的研究,始于2年多前,在当初确定这个研究方向,我们就确定以应用为目标,虽然这2年多以来,在国际期刊上我们已发表了10篇研究论文,我们在工程技术应用上走得更快一些,对厌氧氨氧化的研究,不仅完成了实验室小试,现场中试,很多已完成了工程化应用验证。对氧化铁红高氨氮废水完成了10立方米的工程化应用验证;对印染丝光高氨氮废水,已完成了70立方米反应器的工程化应用验证;对于含高氨氮的垃圾渗滤液处理,已完成了60立方米的工程化应用验证,正在做一个日处理400吨的垃圾渗滤液前处理厌氧氨氧化工程的改造。我们对厌氧氨氧化的研究与应用,是在理论研究指导下的工程化应用,通过一年多的工程化应用验证,我们有信心启动一套厌氧氨氧化反应器,不再是自然王国的2年甚至更长时间,而是要求控制在3个月内。我相信,国内的其它研究单位或工程化应用企业,也很快能做到这一点。根据我们目前的研究情况,结合国内的理论研究结果,我敢肯定地讲,国内的厌氧氨氧化大规模工程化应用,将在未来23年全面推广应用开来。

会议的最后一天,也是我最想参加的环节,参观日本的一套厌氧消化污泥压滤液的厌氧氨氧化处理工程及一座市政污泥焚烧厂。

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首先参观平野下水处理场的厌氧氨氧化工程。这污水处理装置就好象一套现代化的化工装置,处理系统的管道,阀门等,大部分采用不锈钢材质,且系统中安装了大量的氨氮浓度,溶解氧(DO),pH值,流量计,压力传感器等分析检测仪表。工程做工精细,管道设备布置整齐,管道固定、围栏及防腐等细节也做得很好,在系统设计的规范性,安全性,可圈可点不少,真值得学习。

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处理厂采用的工艺是:先投加铁盐进行污泥脱水,得到的污泥压滤液通过好氧脱除水中少量的BOD(介绍说BOD 100200 mg/L,降到50 mg/L以下);后接亚硝化反应,在亚硝化的过程中,投加碳酸钠补充碱度,然后,再经过厌氧氨氧化装置脱氨及总氮。从工艺上来讲,这里可能存在二个问题,1、污泥脱水,若使用阳离子PAM,则可以保留大量碱度,从而可以减少甚至免除后续碳酸钠的投加。2、进水的氨氮比较高,通过好氧,脱除BOD,有时很难达到目标,因为高浓度氨氮对异氧菌有强烈的抑制作用,若采用亚硝化或硝化后的水回流,按BOD的数值决定回流量,则通过厌氧反硝化过程消耗进水的BOD,这样做更节能,且操作更稳定可靠。

据介绍,这套系统,2013年立项,设计花了2年半,建设花了1年多,启动到正常运行又花了2年。我们已做了1年多大量的工程化验证工作,对工程上厌氧氨氧化的规律已充分掌握,若这工程由我们做,设计12个月,建设2个月(取决于土建的速度),调试运行达到设计要求的氨氮脱除率,也只要23个月即可达设计目标,其建设投入运行速度,可以提高十倍。

第二个参观项目是大阪污泥焚烧厂。这座污泥处理厂的建筑很漂亮,大楼设计成色彩艳丽的卡通图案,据说当年要将其成为大阪申请奥运会举办城市的一个亮点。

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大阪其它市政污水处理厂的污泥,将含水97%左右的污泥通过管道输送过来,首先通过离心脱水机脱水,将污泥的含水率降到80%,然后,在烘干机中使用高压蒸汽烘干,烘干预热后的污粉再进入焚烧炉。污泥焚烧炉是这里的技术关键,它通过天然气补充足够能量,将焚烧温度提升到1400度,最后,污泥变成熔融状,在水中淬冷后,得到体积更小,性质更稳定安全的黑色砂子一样微细颗粒。

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污泥离心机脱出的水也含有高氨氮,用蒸汽将氨氮吹脱出来,吹出的氨氮,与另外一个投加尿素的系统相互配合,用于锅炉废气的脱硝,经脱除大部分氨氮的废水,再回流到其它污水处理厂做进一步的处理。

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将市政污泥,通过1400度的高温,变成体积更小,性质更稳定的玻璃体,是这座工厂值得骄傲的亮点,整个工厂建设有参观通道与设备模型,它应成为了大阪这座城市的一张亮丽的环保名片。但我们也知道,要将温度升到1400度,能量的消耗是巨大的,对设备设施的耐火保温要求极高,设备投资高,再加上使用天然气为补充能源,运行维护成本也极高。据介绍,日本的污水处理都属于政府支付的公共事业,成本不是主要考虑因素。

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现在越来越忙,我抽出近一周的时间参加日本的这次会议,收获许多,要感谢会务组的精心安排。会务组的安排有许多可圈可点之处,值得我们借鉴和学习。




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