作為國家863計劃“高效厭氧生物反應(yīng)器研制與應(yīng)用”項目的負責人，王凱軍“超越”了師父。
雖然他很不贊成這個說法，但在“十五”期間，由他牽頭的這個項目產(chǎn)生的成果的確達到了國際先進水平。在項目示范工程中，反應(yīng)器的有機負荷，即每立方米容積每天處理的有機物達到了40公斤，超過了他的老師、厭氧（UASB）技術(shù)發(fā)明人G.lettingga的技術(shù)。
不可不爭的市場
厭氧，就是“討厭氧”。利用厭氧微生物讓含有有機污染物的污泥在不需要氧氣的情況下分解成甲烷、和二氧化碳和無機泥。這一技術(shù)的高端產(chǎn)品一直為國外所把持。
1996年，沈陽華潤雪花啤酒廠首次將荷蘭一家公司的IC誖反應(yīng)器技術(shù)引入國內(nèi)，用于啤酒廢水的處理，反應(yīng)器的有機負荷達到25—30公斤，COD去除率穩(wěn)定在80%。
1997年，深圳金威啤酒廠首次引進荷蘭Biothane公司的BIOBEDEGSB反應(yīng)器。其后，IC和EGSB反應(yīng)器在我國中高濃度廢水處理領(lǐng)域內(nèi)的市場應(yīng)用逐年增長。
國內(nèi)一些研究者還對生產(chǎn)性規(guī)模的EGSB反應(yīng)器的啟動與運行特性進行了研究，但是穩(wěn)定運行的平均有機負荷僅在10公斤左右，與國際先進水平尚有較大差距，無法獲得大規(guī)模的生產(chǎn)性應(yīng)用。
在Biothane、Paques等國外公司的高效厭氧反應(yīng)器在中國市場份額大規(guī)模擴大的情形下，國內(nèi)只有濟南少數(shù)幾家公司在主要從事新一代高效厭氧反應(yīng)器的推廣應(yīng)用，同時也面臨著國外這些公司的強勢競爭。所以，研制和開發(fā)能夠適應(yīng)中國國情的、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型高效厭氧反應(yīng)器，迫在眉睫。
鑒于此，“‘十五’期間，由北京市環(huán)境保護科學研究院、清華大學環(huán)境科學與工程系、西安交通大學和濟南的環(huán)保公司共同承擔了國家863計劃的‘高效厭氧生物反應(yīng)器研制與應(yīng)用’課題。課題于2003年1月正式立項啟動，歷經(jīng)3年，于2005年12月15日通過“863”專家組驗收�！蓖鮿P軍說。
三年打贏翻身仗
“我們當時提出建立厭氧懸浮床反應(yīng)器的理論基礎(chǔ)，是考慮到國內(nèi)目前尚不具有足量高品質(zhì)顆粒污泥的現(xiàn)實�！蓖鮿P軍說，“課題組在懸浮床理論基礎(chǔ)上，以多種反應(yīng)器形式、多種顆粒污泥循環(huán)培養(yǎng)方式最終形成了厭氧懸浮顆粒污泥懸浮床，申請了發(fā)明專利�！�
研究人員發(fā)現(xiàn)，實驗室規(guī)模的厭氧復合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器，在中溫(30℃—35℃)條件下，實現(xiàn)了懸浮床反應(yīng)器長期高效穩(wěn)定運行，證實厭氧懸浮床反應(yīng)器的可行性，最高有機負荷達到40公斤以上，COD去除率保持在85%%左右�！拔覀冞�對懸浮床反應(yīng)器的功能和特性進行了全面系統(tǒng)的研究，考察了有機容積負荷、污泥負荷、水力負荷以及污泥活性對反應(yīng)器運行穩(wěn)定性的影響。”北京環(huán)境科學研究院工程師常麗春說。
同時，他們還發(fā)現(xiàn)，在實驗室條件下，當溫度為10℃左右時，厭氧懸浮床反應(yīng)器的有機負荷能夠基本穩(wěn)定在10公斤左右，對COD的去除率仍能保持在85%以上�！斑@一研究成果對于進一步擴大厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用范圍和適用條件具有重要的實際意義。”常麗春說。
經(jīng)過三年的研究開發(fā)，課題研制和開發(fā)了厭氧復合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器和生物膜顆粒懸浮床反應(yīng)器，建立了厭氧顆粒污泥(生物膜顆粒)性能研究與評價指標體系，開展了厭氧復合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器流態(tài)、動力學及動態(tài)模擬、反應(yīng)器功能擴展等方面的研究，并進行了應(yīng)用示范。課題在厭氧懸浮床理論、厭氧懸浮床反應(yīng)器流態(tài)、動力學、功能擴展等方面取得了創(chuàng)新性成果，示范工程已運行一年以上，厭氧懸浮床反應(yīng)器負荷穩(wěn)定在30—40公斤，最高負荷達52公斤，負荷指標達國際厭氧生物反應(yīng)器先進水平。
課題還申請國家發(fā)明專利5項，形成了高效厭氧生物反應(yīng)器的專業(yè)化研究隊伍，所取得的成果具有較良好的社會和經(jīng)濟效益。
一個反應(yīng)器就是一個產(chǎn)業(yè)鏈
廢水的生物處理技術(shù)是我國水污染控制最主要的有效手段之一，高效厭氧反應(yīng)器特別適合于高濃度有機工業(yè)廢水的處理，甚至可以有效處理某些含氮或含硫有機廢水。
該課題在充分分析和研究國內(nèi)外現(xiàn)有高效厭氧反應(yīng)器如UASB、EGSB、IC等的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工程化應(yīng)用的第三代高效厭氧生物反應(yīng)器──厭氧復合循環(huán)顆粒污泥懸浮床反應(yīng)器及厭氧復合循環(huán)懸浮床生物膜反應(yīng)器，使我國在新型厭氧生物反應(yīng)器領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，滿足了我國大量中、高濃度有機廢水和生物難降解廢水處理的迫切需要。
據(jù)介紹，項目實施過程中，將通過技術(shù)進步，積極參與市場競爭，逐漸提高市場份額，可望達到30%—50%以上的市場占有率，產(chǎn)值超過1億元，社會產(chǎn)值達到5—10億元/年。其中，新開發(fā)研制的產(chǎn)品的產(chǎn)值逐漸達到總產(chǎn)值的50%以上。
課題的實施推進了顆粒污泥生產(chǎn)基地的建設(shè)。根據(jù)國內(nèi)厭氧反應(yīng)器的建設(shè)和分布情況，山東的諸城、濱州、沂水和成武等地形成產(chǎn)量為50000m3/年的顆粒污泥生產(chǎn)基地，可以覆蓋山東、河北、河南、江蘇等省市，形成產(chǎn)值為1000萬元/年。另外，以河北廊坊、秦皇島、沈陽和吉林等地的項目為基礎(chǔ)，具有年產(chǎn)35000m3/年生產(chǎn)能力的顆粒污泥生產(chǎn)基地，以及東北、河北地區(qū)另一個顆粒污泥基地，供應(yīng)河北、遼寧、吉林等省市和地區(qū)。而在南方則以海南和廣州等地的厭氧工程為基礎(chǔ)，建立一個30000m3/年的顆粒污泥生產(chǎn)基地，從而初步解決我國顆粒污泥床反應(yīng)器的發(fā)展基礎(chǔ)問題。
王凱軍說，厭氧生物處理技術(shù)在實現(xiàn)治污的同時，還能產(chǎn)生可再生能源沼氣，與好氧生物技術(shù)相比，其可以減少溫室氣體排放。厭氧生物處理技術(shù)應(yīng)用于處理工業(yè)高濃度廢水達標排放和規(guī)�；笄蒺B(yǎng)殖場污染治理，可以有效減少面源點源污染。厭氧生物處理技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工程，沼氣綜合利用減少農(nóng)藥和化肥20%%，降低農(nóng)藥殘留1個百分點。
■專項備忘
“水污染控制與治理工程”是“十五”期間經(jīng)國家科教領(lǐng)導小組批準，科技部組織實施的國家12個重大科技專項之一。為保證重大專項實施好，在專項啟動時，在領(lǐng)域辦的領(lǐng)導和21世紀議程管理中心的組織配合下，專項總體專家組多次調(diào)研，從復雜的水環(huán)境問題中敏銳地抓住了國家在水污染治理中亟待解決的湖泊、城市水環(huán)境、飲用水、污水設(shè)備成套化以及物化與生物新技術(shù)等五大問題，明確的提出了專項在上述各方面將實現(xiàn)的目標。同時充分考慮專項實施的綜合性和復雜性，提出了“研發(fā)先進技術(shù)，支撐重大工程，創(chuàng)建運作模式，帶動機制轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)跨越發(fā)展�！钡目傮w思路。也正是在這一思路的指導下，總體專家組圍繞不同的研究內(nèi)容，設(shè)計不同的操作機制，比如應(yīng)用工程項目的業(yè)主制、城市水環(huán)境質(zhì)量改善的政府責任制、飲用水企業(yè)的創(chuàng)新主體作用制、污水設(shè)備巨型企業(yè)的成長制等，極大的調(diào)動了各方的積極性，產(chǎn)生了巨大反響，在環(huán)保領(lǐng)域充分體現(xiàn)了科技第一生產(chǎn)力的作用。
該專項共設(shè)立52項課題，1600多名科研單位的研究人員和來自50多家企業(yè)的工程技術(shù)人員全力投入到專項研究中，培養(yǎng)研究生113人。專項鼓勵企業(yè)要積極投入到科技的研發(fā)過程中，通過與科研人員的交流學習，努力提升企業(yè)的技術(shù)層次和技術(shù)水平，充實和提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，為企業(yè)真正成為技術(shù)創(chuàng)新主體打下堅實的基礎(chǔ)。
