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终于获得第一个千万级专利应用合同 精选

已有 8976 次阅读 2019-7-29 07:51 |系统分类:科研笔记| 废水处理, 水回用, 印染, 反渗透, 盐回用

印染工业是用水大户,随着水资源的日益紧张,清洁生产要求提高,往往要求提高废水的回用率,从而降低水资源的消耗及生产废水的排放。

常规的废水处理,将废水处理达到国家规定的排放标准。要提高水的回用率,常通过反渗透(RO)工艺,将经预处理后的废水通反渗透膜物理分离为淡水与浓水。经反渗透处理,淡水滤除了几乎所有杂质,它是近乎于纯水的高质量回用水,而浓水则浓缩了废水中的所有杂质(或污染物)。印染废水中含有盐,且盐的浓度不低。废水中为什么有盐?原来印染有一道工序,为了使布料更容易着色,在染色过程中需要向水中投加盐,染色工序盐的投加浓度在3 ~ 4%左右,这部分废水与其它废水混合后印染废水盐的浓度大约为0.7 ~ 0.8 %,经RO处理,盐都进入浓水中,RO浓水中盐的浓度就增加到1.5 ~ 2%

既然印染染色过程需要盐,能不能将RO浓水中的水与盐双回收,回用于染色工序呢?通过大量实验探索发现废水中的有机污染物与硬度都是影响回用水质量的关键因素。通过化学氧化法,脱除了反渗透浓水中的有机污染物,可以减少回用水染布形成的色差;再通过软化法,脱除其中的硬度,就可以免除硬度造成的染色不均匀性。用脱除有机物与硬度的回用软盐水,来代替自来水与盐,按染色的要求,再适当补充一点盐应用于染色工序,发现染色效果与使用自来水与盐的效果一样,色差在1%以内,达到国家规定的标准要求,从而实现了水和盐的双回用。

这方法被实验室小试探索,及工厂的小型染色实验机验证后,2013年底申请了发明专利,“一种实现印染废水处理零排放的处理方法”,发明专利申请号:201310294530.7,并于2014年获得授权,这差不多是近几年来我们从申请到获得授权所需时间最快的一个发明专利。申请完专利后,课题组进一步完善了相关的数据采集,在国际期刊Journal of Cleaner Production2015.10, 108: 525-533IF=5.65),国内期刊《环境科学学报》及《环境工程学报》上发表了相关的研究论文。该项研究也参加了2018年“九通杯”《中国给水排水》水处理技术创新奖的评选,并获得二等奖。

经过测算,将RO浓水处理成软盐水,每吨水的处理成本大约7元钱,但一吨软盐水,其中含盐约16公斤,盐按500元一吨,价值8元,若一吨自来水3元,回收的价值达11元,且还没有计算印染废水排放所要支付的排污费。这样,通过这项专利技术回收软盐水,不仅提高了废水和盐的利用率,似乎还有一定的经济效益。这种既能减少排污量,又能创造一定的经济效益的专利容易推广吗?事实上这项技术的应用推广困难重重。

几年来,我年年都参加各种有关印染行业的会议,在会上只要有机会,我都会宣传我这项技术,许多听了我报告的人,也觉得这是个好技术,但就是没有动力来改造现有的车间使用这项技术。我也与朋友分析和讨论过这技术难以推广应用的主要原因:一般大型纺织印染企业都建设在河边,水源充足,虽然不少工厂的水处理系统都安装有反渗透(RO)系统,但实际上很少运行。有些RO系统是通过申请政府节能节水的补助采购的。取一吨河水制备成工业自来水,一吨水的处理成本只需要0.3 ~ 0.5元,而采用RO,若以回用的纯水计价,一吨RO的纯水成本就高达3元以上。印染企业是用水大户,产品利润也相对比较薄,企业主必须精打细算地控制生产成本。对于企业来讲,取河水处理成工业自来水,是最省钱也是最方便的做法。若用新的方法,首先RO系统要运行,RO的浓水再进一步处置,另外,还要有专用的回用盐水管道到生产车间。在生产车间,又要增加新的物料管道及相应的操作规程,对于旧厂改造还是相当麻烦的。他们也讲,若是新建的工厂,用我们的这种方法可能更好。其实我知道,关键还是背后的政府要求和经济驱动力。只有政府的强制要求、资源水的价值提高了,或在缺水地区,这个专利技术才能显示出它的优越性。在可以使用廉价河水的地区,再好的节水技术也会束之高阁而得不到应用。

近年来,环保执法的力度越来越大,原来工厂或工业园批准的取水量及排水量要求,也越来越要严格执行,且企业的环保意识不断提高,这项既回用水,又回用盐的专利技术,终于有了实际应用的机会。

广州最大的纺织印染企业,该公司与我们已有多年的合作基础,十多年前我们开发的臭氧-曝气生物滤池深度处理工艺,已在工厂的废水处理运行多年,效果良好。当年开发这项浓水的回用技术,课题组的博士生与硕士生,也借用了公司的小型染色机,来验证回用水的可靠性,故公司对我们这项技术也是了解的。今年公司为了进一步提高企业的清洁生产水平,减少水资源消耗,提高水的回用率,启动了与我们开展这项专利技术的应用合作。

作为水处理技术,与一些产品开发技术不同,产品开发可通过开发的新产品,能不断给企业带来新产品的高利润,因而产品开发技术的专利费,往往能卖出一个几千万,甚至几亿的高价。而水处理技术更多只能创造保护环境的社会效应,能给企业带来直接利润有限,因而相对而言也难卖高价。这次技术合作金额达1118万元,在这个日处理3000吨的浓水回用项目中,我们不仅提供专利技术,还要提供相应的工程设计、工程施工、关键设备与技术服务。这项目也是我们学院近年来最大的专利技术推广应用的横向科技开发项目。

在水回用领域,在纺织印染行业也常听到“零排放技术”等口号,如将所有的水都蒸干,冷凝水回用也是可行的,但极高的蒸发成本必然限制了这些技术的推广应用,特别是利润率相对较薄的行业。我们这项回用技术的优点在于用最小的代价,既回用了废水中的水,又回收了废水中的盐,从而比较经济地提高了水的回用率。万事开头难,希望这第一个专利技术推广应用大工程能一炮打响,为我国的环保事业与水资源利用作出贡献!




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