成果特点:围绕废水低碳高效处理新技术,开发了系列技术,主要包括好氧颗粒污泥技术和臭氧催化技术。
(1)好氧颗粒污泥
好氧颗粒污泥作为厌氧、缺氧和好氧微生物自聚集形式,是废水生物技术领域继厌氧颗粒污泥后的一个重要里程碑。好氧颗粒污泥形成周期短、脱氮除磷能力强、适用于高低浓度废水、抗冲击能力强、集不同性质微生物(好氧、兼氧和厌氧微生物)于一体;在形成过程中没有添加任何载体,由各种微生物相、EPS及有机和无机离子通过物理、化学和生物力相互作用而成。与絮体污泥相比,颗粒污泥具有致密的结构,呈圆形或椭圆形。
(2)臭氧催化技术
臭氧在水中可形成羟基自由基,是大自然仅次于氟的强氧化剂,可以将有机物分解为矿化物如二氧化碳和水,该自由基反应具有无选择性、反应速度快的特点。通过催化剂催化作用能够增大臭氧产生羟基自由基的转化效率,极大提高羟基自由基浓度,使得反应效果显著,反应速度更快,有机物降解更为彻底充分。自主开发的催化剂基于活性氧化铝为载体、多种专有活性组分烧结制成,为直径3-5 mm左右的圆球状多孔颗粒,堆积密度在0.65-0.75 g/cm3之间,其具有良好的亲水性和水力学特性,臭氧捕捉粒表面与水分子进行充分接触,同时粒子与粒子间形成相互交错的气道和水道,保证较好的传质效果。
前期研发投入(如财力、人力、物力等) :科研团队立足于废水处理新技术 开发与应用基础研究,长期围绕废水生物处理和高级氧化技术开展新工艺研究。其中好氧颗粒污泥技术研究始于2006年,前期进行大量的基础研究和中试研究,尤其针对国内废水实际特点,开发了序批式和连续流工艺,与北控水务合作进行产业化验证研究,投资约600万,该技术目前示范工程2座(4万吨);目前开发的连续流工艺,进行200m3/d的一体化设备工程实践,资金投入约100万元。臭氧催化技术始于2010年,,自主开发了三种催化剂,投资累计400万元,针对国内工业废水近100种废水进行现场试验,还获得了科技部中澳合作课题“难降解化工废水催化氧化关键技术研究及应用”支持。科研团队充分利用学校化工资源有效利用国家重点实验室、分析测试中心等大型仪器设备平台支撑前期研发,同时利用学校和行业龙头企业平台开展技术转化。
研发周期:好氧颗粒污泥工程技术研发周期约5年(2017-2022年),获得授权发明专利“一种用于处理低C/N比市政污水的A/O/ASBR工艺”(专利号ZL201910409922.0)、“一种升流式连续好氧颗粒污泥反应器装置及工艺(ZL202210868266.2)”、 “一种用于可生化性差高氨氮废水的升流式水解好氧反硝化脱氮工艺”(专利号ZL201910929939.9);臭氧催化剂研发周期约6年(2016-2022年),获得授权专利“一种耦合非均相催化臭氧高效深度处理污水方法及装置”(专利号ZL201710667336.7)。
转化方式及过程:转化方式为科技成果作价入股成立公司,学校以四个发明专利作价入股900万元,吸引投资1100万元,在2022年6月运作成立了一家环保型技术公司“国拓化能环境科技(北京)有限公司”。
转化收益(如合同金额、到账金额等) :四个发明专利作价入股900万元、投资方出资入股1100万元共同成立项目公司,积极进行市场推广,截止2023年底已累积签订合同200余万元、在谈项目约5000万元。
单位内部或外部的第三方技术转移机构发挥的作用:学校科研院、科技园、投资公司等相关部门前期积极为项目推广开展校企对接、产学研对接等活动,协助推广项目技术的中试放大验证,为本项目的前期技术积累和技术转化实施提供了基础。
收益分配情况(包括奖励比例、奖励金额及奖励人次等):四个发明专利作价入股900万元,科研团队占比70%、由2位核心科研人员持股。
转化成果应用领域:两项核心技术应用领域包括:
(1)好氧颗粒污泥技术
①用于原位扩能、提标改造或新建市政污水处理;工业污水代替原来A/O系统;
②出水各指标已经满足地表水准Ⅳ类水质标准或京标B(DB11/890-2012);
(2)臭氧催化技术
①园区、工业污水及市政污水生化尾水深度处理(COD,色度及特征污染物)及提标改造。
②两级生化之间,改善废水生化性,提高二级生化的处理能力。
③纳滤、反渗透之前,可有效减轻膜污染。
产生的经济和社会效益
(1)好氧颗粒污泥技术
①能耗至少节省30%;②因颗粒致密性,且沉淀性能好,因为污泥浓度高,污泥产率减少20%;③省掉二沉池的设置,占地面积节约30%。可实现污水处理厂综合成本至少节约30%。
(2)臭氧催化技术
①氧化效率高且无选择性,费用节约50%;②针对不同废水研制相应的催化剂;③无二次污染,无污泥产生,管理方便;④较传统臭氧技术提高100%左右,O3:COD=1:(1-2);⑤可实现设备化、模块化和系列化。
对国家战略的贡献: 随着我国环境保护工作不断开展,化工行业绿色化与安全化的要求也日渐提高。在“绿水青山就是金山银山,坚持人与自然和谐共生”的发展理念指导下,对于工业排放种类、浓度、总量的要求也日趋严格。项目团队开发的废水处理技术,在未来的低碳废水处理新技术应用中有望发挥更大作用。
转化过程中遇到的相关问题及处理方式等:好氧颗粒污泥技术,所产生的污泥具有P含量高,EPS高特点,因此可以开发P回收技术及EPS回收研究工作;臭氧催化技术催化剂存在催化剂失效问题,课题组对催化剂再生进行了大量的研究,可以实现催化剂再生,避免了固废处置问题。