一座生态池, 还农村一汪清水

——籍国东教授和他的生活污水处理技术

期次:第1393期    作者:校报记者 胡春雅 姚卫浩   查看:69


籍国东教授 籍国东教授


多介质生物滤池 多介质生物滤池


揭开水泥板砖,一个漂浮着油污的黑水池出现在眼前,里面含混着餐厨污水、冲厕水等从农村居民家收集来的生活污水。而揭开与之相邻的另一块水泥板砖,经过处理的生活污水变成了一池如溪水般干净的清水。这就是农村生活污水通过由北京大学环境科学与工程学院籍国东教授课题组研发的多介质生物生态技术处理后,变“浊”为“清”的神奇过程。
还青山以清泉
据籍国东介绍,我国有4万多建制镇、60万行政村、250万自然村,其中绝大部分地区没有生活污水处理设施。截至2014年,全国仍有2.8亿村镇居民使用不安全的饮用水,其核心问题之一便是缺少农村饮用水源地近岸污染防控技术体系。然而,现有生活污水生物生态处理技术受微生物、环境条件和技术装备三重制约,很难同时满足低成本、高效率、少占地、低维护、生态化等农村生活污水处理技术需求。针对农村饮用水源污染防控国家需求,籍国东课题组研发了具有完全知识产权的多介质生物生态技术,深入开展了水源地近岸农村生活污水多介质生物生态处理技术转化应用。
多介质生物生态技术面向村镇生活污水深度处理技术需求,自行制备了双原电池效应多介质滤料,研制了高效微生物富集培殖剂,实现了硝化反硝化脱氮的优化协同,形成了村镇生活污水多介质生物滤池-潮汐流人工湿地深度处理技术模式。多介质生物滤池的好氧单元投加了由籍国东课题组研发的高效微生物富集培殖剂,对难降解的有机物、油和氨氮等具有极高的降解作用,对有机酸和硫化物等异味以及脂肪酸、表面活性剂、芳香族化合物、酚类化合物等则具有较好的降解效果。通过多介质生物滤池-潮汐流人工湿地处理,出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,可用于除饮用外的其他资源化用途,不会产生污染。
该技术是北京大学拥有自主知识产权的创新技术,已获授权国家发明专利8项、实用新型专利4项,并实现了区域性大规模推广应用。2008年以来,籍国东课题组与江苏省张家港市合作,开展了多项农村生活污水多介质生物生态处理技术项目,建成50多座设施,服务农村居民30多万人,被列为北京大学科技示范亮点之一。凭借张家港系列项目,籍国东获得第一届北京大学产学研合作奖优秀项目奖。2013年,籍国东团队与江苏一家环保科技公司合作,主持设计了新型多介质生物滤池,直接应用到浙江省海宁市农村生活污水治理工程中,并在该市斜西村立新组建起全市第一座使用多介质生物滤池技术的“后一生态”池生活污水处理设施。此外,在浙江、上海和北京顺义等地,籍国东团队与政府和企业合作,推广1至1000户不同规模农村生活污水处理设施1500余套,经济、社会和环境效益显著。
以技术馈文明
农村生活污水多介质生物生态处理技术的核心技术包括:多介质滤料、高效微生物富集培殖剂、微动力多介质生物滤池和潮汐流人工湿地等产品及装置,以多介质生物滤池和潮汐流人工湿地为主体,将介质吸附、微生物氧化、固定和生物提取有机结合。
在各种农村生活污水处理技术中,多介质生物生态技术具有显著且独特的优势:第一,成本低,微动力运行,直接运行费0.08-0.28元/m3·d;第二,少维护,多介质生物滤池几乎不产生剩余污泥,全自动控制模式,12-24个月仅需人工维护1次;第三,生态化,潮汐流人工湿地与村庄生态景观高度融合,设施可按景观要求设计;第四,占地少,占地面积仅为单一人工湿地技术的1/5,户均占地总计1.0-1.5㎡;第五,效率高,化学需氧量和氨氮含量等水质指标稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
2000年前后,博士求学期间的籍国东已经关注并开始进行污水处理领域的相关科研工作。2006年起,籍国东课题组正式开始研究农村生活污水处理技术。回顾这些年与农村生活污水“打交道”的日子,籍国东对这一行业领域最直观的感受就是行业的壮大和业内资本与技术力量不断的新陈代谢。籍国东回想起2010年前,农村生活污水处理技术市场“鱼龙混杂”,技术良莠不齐,各种大大小小的公司都想要从中分一杯羹。而现在,行业日益规范,具有显著优势的技术和系统是屹立于行业之中的关键因素。因此,籍国东强调技术的不断更新:“高效微生物富集培殖剂和多介质滤料是我们的核心技术优势,每两年至少会更新一次,保持它在市场上的独有性和竞争优势。”此外,籍国东团队还通过开展企业咨询服务、人员的管理技术培训、一体化设备研发等手段,创新成果转化渠道、创造更大的经济和社会效益。
“解决环境问题是一个关键。”在籍国东看来,多介质生物生态处理技术的价值远不止于产业领域,它对于水生态文明、文明村庄建设的意义更为深远。2007年以来,农村生活污水多介质生物生态处理技术先后获国家“十一五”科技支撑课题、国家中小企业创新基金、水利部公益性基础科研项目和国家星火计划重点项目的资助,被列为环境保护部和江苏省农委示范项目。2012年获得国家环境保护科技奖励二等奖,2013年获第41届日内瓦国际发明展金奖,并被江苏省鉴定为“国际先进水平”。
重研究谈转化
籍国东长期从事农村饮用水源安全保障技术原理、技术开发及成果转化应用研究。他入选了教育部新世纪优秀人才、北京科技新星,曾获国家技术发明二等奖、日内瓦国际发明博览会金奖、教育部科技进步一等奖、国家环境保护科学技术二等奖、辽宁省科技进步二等奖、教育部霍英东基金奖、中国自然资源学会青年科技奖、中国环境学会青年科技奖特别奖、北京大学科技成果转化奖和中国科学院院长优秀奖等奖励。2015年5月,第十七届中国科协年会在广州举行,籍国东荣获第十八届中国科协求是杰出青年成果转化奖,国家副主席李源潮为他颁奖。
然而,“科技成果转化是成熟了,但配套的机制体制还有很长的路要走”,作为在科技成果转化工作中成绩斐然的青年科技工作者,籍国东既感激国家和学校对学者科技成果转化的支持,也期盼着北京大学在科技成果转化方面能够更进一步。从政策层面看,国家正在深入推进科技体制改革,也开展了科技成果管理的试点改革,并且刚刚修改通过了《中华人民共和国促进科技成果转化法》,这些工作对于全面推进高校科技成果转化、支持高校学者科技成果转化是一大鼓舞;从学校层面来看,籍国东认为,无论是在科研、产学研亦或是产业领域,学校的激励机制、分配体系及细则、支持条件等应进一步明确和完善。
“如何从‘给公司打工’转变成作为技术开发力量的公司的一部分,我们现在正在探寻科研成果转化的新方向。”籍国东表示,高校和学者对于这种角色的转化尚不熟悉,但这无疑是可持续的发展模式,值得慢慢去摸索。
北京大学以基础研究见长,一直以来,学校的科研氛围浓厚。近年来,在产学研合作领域,北大学者也在不断尝试、不断进步之中,而基础研究和科研成果产业化二者间的关系是横亘在他们面前的一个不得不谈的问题。对此,籍国东认为:“基础研究和科研成果产业化是一个天平的两端,对于工程学科来说尤其如此。我的研究领域,或者说大多数的工学研究,都需要到实际应用领域进行验证。以多介质生物生态技术为例,它在产业领域中应用所产生的现象和问题反馈给我们后,我们能够在基础研究中更有针对性地去解决问题。因此,我的科研和成果产业化二者相互促进发展,作为天平的两端,它们都在发展且始终保持着相对平衡的状态。”