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能摸到细分研究领域的天花板,也是一种快乐 精选

已有 8214 次阅读 2022-1-3 08:04 |系统分类:科研笔记

最近收到艾思学术科研交流平台编辑短信,希望将我2018年写的一篇博文《拿国基有偶然性,争取偶然性抓住必然性》进行转载。写文章就是希望有读者看,我当然同意。重读旧文,3年过去了,偶然性仍是擦身而过,必然性还真的被我捉住了。

可能我搞应用研究为主,理论思维的深度不够,国基申请的成功率不高,这么多年来广种薄收,只拿到过二个国基。这3年,申请了2次,又全部失败。偶然性虽然失败多,但一直在坚持,该做的基础实验研究继续进行,课题组该申请的发明专利与该写的科研论文也不停撰写。前几年申请的发明专利,今年就有7项获得授权,SCI期刊杂志的论文今年也有5篇发表。

必然性的应用开发,更是紧抓不放。课题组研发重点在高浓度氨氮废水的低碳节能厌氧氨氧化处理工艺。三年来,我们在实验室从1升反应器起步,到8升、50升反应器,再到200升中试装置,再放大到10吨中试装置和30吨工程化应用验证。在不断放大试验过程中,遇到了各种各样的新问题,反应器在不断扩大的过程中也在不断地改进,承受着一次次失败的煎熬,也收获了成功后的喜悦。2021年起,我们通过成功的中试及工程化验证结果,终于启动了厌氧氨氧化工艺工程化应用,并先后成功地改造了自己运营的二个垃圾渗滤液处理项目,对外则完成了昆明高铁厕所废水厌氧氨氧化脱氮项目与广东溢达纺织公司的高氨氮丝光废水处理项目,并在经过严格的处理能力考核后通过工程验收。

厌氧氨氧化作为低碳节能的脱氮新工艺,在处理氨氮废水方面与目前广泛使用的硝化反硝化工艺相比,可以节省60~65%的曝气能耗,节省100%的碳源,经初步测算,脱除每公斤氨氮,能减少约8公斤二氧化碳排放。由于这明显的技术优势,国内大学只要有环境工程专业,基本上都有科研团队进行厌氧氨氧化相关理论研究,近年来在相关领域发表了大量的研究论文,但当前能开展实际工程化应用的团队极少。我们用多项已成功运行的工程实例说明,对高浓度氨氮废水的厌氧氨氧化,已没有技术障碍,可以进入大规模工程化应用阶段。但这也不值得骄傲,国际上第一座处理高浓度氨氮废水的厌氧氨氧化工程于本世纪初在欧洲开始兴建,通过3年的调试运行成功,而我们开发的厌氧氨氧化工业化应用系统,与他们相比整整迟了10多年。

在这三年的氨氮废水处理技术开发的工程化应用实践过程中发现,高浓度氨氮废水处理领域的市场机会并不多,机会更多的是低浓度氨氮废水领域,如城市污水的处理。低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化,及城市污水处理的主流厌氧氨氧化近年来成为国内外水处理专家的研究热点。从目前国内外的报导来看,低浓度氨氮废水采用厌氧氨氧化并没有取得突破,还没有成功地大规模工程化应用的实例,这应是目前水处理这一块细分领域应用研究的“天花板”。

在与博士生聊博士论文的研究课题时,我认为博士论文应针对某个细分领域中的“天花板”问题展开。对于应用研究而言,带着解决明确问题角度进行研究,似乎更容易取得突破。2019年为解决低浓度氨氮的稳定亚硝化,课题组集中力量,做了大量的探索实验,花了半年多时间,终于寻找到低浓度氨氮稳定亚硝化方法,申请了相应的发明专利,并将研究成果优先发表在国内学术期刊《中国给水排水》上,该论文后来获得《中国给水排水》优秀论文一等奖。北工大彭永臻院士团队开发了通过硝态氮的短程反硝化,从另一个途径也能解决中低浓度亚硝氮的提供。这二项技术都为中低浓度氨氮的厌氧氨氧化或生活污水的主流厌氧氨氧化提供了可能的技术途径。开展中低浓度氨氮低碳节能的厌氧氨氧化工程化应用研究,若能在应用研究中取得突破,并得到大规模工程化应用,那才是更加值得骄傲的事。

中低浓度氨氮的处理市场需求,比高浓度氨氮的需求要大得多。在实验室取得一定的研究基础条件下,我们也积极寻找工程化应用的机会,目前已接受了工矿企业委托的二项低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化研究的中试项目。这项技术真正要达到工程化应用,一定还会存在许多问题,目前公开发表的研究报告,往往都是经验教训和失败原因的总结。想要取得突破,并非易事,也许要经历许多次失败的煎熬。既然是试验,就有可能失败,投入的中试系统甚至有可能达不到当初设计的目标与要求,但能摸到这个细分研究领域的“天花板”,在这“天花板”上寻找能突破的缝隙,即使受到一些挫折,也会是一种快乐!

低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化或主流厌氧氨氧化,作为近年来国内外的研究热点,随着党和国家“双碳”目标的提出,也许在新的2022年热点更热,会吸引更多的优秀研究团队加入。减少二氧化碳排放的“双碳”目标,能源领域是大头,据报导水处理领域只占二氧化碳排放量的2%。众多研究团队中,只要有一个团队取得重大突破,都能为双碳目标的实现作出水处理界的贡献。我当然希望我们团队能取得突破,即使不是我们,曾经参与这项研究开发的竞赛,也曾为这个研究呐喊过,虽败犹荣,也是值得开心的。




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