農(nóng)村污水處理的“創(chuàng)新基因”
▲鄉(xiāng)村生活污水生態(tài)凈化處理工程
▲污水處理裝置
籍國東供圖
現(xiàn)有生活污水生物生態(tài)處理技術(shù)受微生物、環(huán)境條件和技術(shù)裝備三重制約，很難同時滿足低成本、高效率、少占地、低維護(hù)、生態(tài)化等農(nóng)村生活污水處理技術(shù)需求。
■本報記者胡璇子通訊員胡春雅姚衛(wèi)浩
揭開水泥板磚，一個漂浮著油污的黑水池出現(xiàn)在眼前，里面含混著餐廚污水、沖廁水等從農(nóng)村居民家收集來的生活污水；而揭開與之相鄰的另一塊水泥板磚，經(jīng)過處理的生活污水變成了一池干凈的清水。
農(nóng)村生活污水何以變“濁”為“清”？北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授籍國東課題組研發(fā)的多介質(zhì)生物生態(tài)技術(shù)就是這一神奇變化發(fā)生的奧秘。
還青山以清泉
我國有4萬多個建制鎮(zhèn)，60萬個行政村，250萬個自然村，其中絕大部分地區(qū)沒有生活污水處理設(shè)施。截至2014年，全國仍有2.8億村鎮(zhèn)居民使用不安全的飲用水，其核心問題之一便是缺少農(nóng)村飲用水源地近岸污染防控技術(shù)體系。
然而，現(xiàn)有生活污水生物生態(tài)處理技術(shù)受微生物、環(huán)境條件和技術(shù)裝備三重制約，很難同時滿足低成本、高效率、少占地、低維護(hù)、生態(tài)化等農(nóng)村生活污水處理技術(shù)需求。
針對農(nóng)村飲用水源污染防控的國家需求，籍國東課題組研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的多介質(zhì)生物生態(tài)技術(shù)，深入開展了水源地近岸農(nóng)村生活污水多介質(zhì)生物生態(tài)處理技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。
多介質(zhì)生物生態(tài)技術(shù)面向村鎮(zhèn)生活污水深度處理技術(shù)需求，自行制備了雙原電池效應(yīng)多介質(zhì)濾料，研制了高效微生物富集培殖劑，實(shí)現(xiàn)了硝化反硝化脫氮的優(yōu)化協(xié)同，形成了村鎮(zhèn)生活污水多介質(zhì)生物濾池——潮汐流人工濕地深度處理技術(shù)模式。
多介質(zhì)生物濾池的好氧單元投加了由籍國東課題組研發(fā)的高效微生物富集培殖劑，對難降解的有機(jī)物、油和氨氮等具有極高的降解作用，對有機(jī)酸和硫化物等異味以及脂肪酸、表面活性劑、芳香族化合物、酚類化合物等則具有較好的降解效果。
“通過多介質(zhì)生物濾池——潮汐流人工濕地處理，出水水質(zhì)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)，可用于除飲用外的其他資源化用途，不會產(chǎn)生污染。”籍國東說。
以技術(shù)饋文明
農(nóng)村生活污水多介質(zhì)生物生態(tài)處理技術(shù)的核心技術(shù)包括：多介質(zhì)濾料、高效微生物富集培殖劑、微動力多介質(zhì)生物濾池和潮汐流人工濕地等產(chǎn)品及裝置，以多介質(zhì)生物濾池和潮汐流人工濕地為主體，將介質(zhì)吸附、微生物氧化、固定和生物提取有機(jī)結(jié)合起來。
記者了解到，在各種農(nóng)村生活污水處理技術(shù)中，多介質(zhì)生物生態(tài)技術(shù)具有顯著且獨(dú)特的優(yōu)勢。第一，成本低，微動力運(yùn)行，直接運(yùn)行費(fèi)每立方米每天0.08~0.28元；第二，少維護(hù)，多介質(zhì)生物濾池幾乎不產(chǎn)生剩余污泥，采用全自動控制模式，12~24個月僅需人工維護(hù)1次；第三，生態(tài)化，潮汐流人工濕地與村莊生態(tài)景觀高度融合，設(shè)施可按景觀要求設(shè)計；第四，占地少，占地面積僅為單一人工濕地技術(shù)的1/5，戶均占地總計1.0~1.5平方米；第五，效率高，化學(xué)需氧量和氨氮含量等水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級A標(biāo)準(zhǔn)。
2000年左右，博士求學(xué)期間的籍國東已經(jīng)關(guān)注并進(jìn)行污水處理領(lǐng)域的相關(guān)科研工作。2006年起，籍國東課題組正式開始研究農(nóng)村生活污水處理技術(shù)。這些年，籍國東對這一行業(yè)領(lǐng)域最直觀的感受就是行業(yè)的壯大和業(yè)內(nèi)資本與技術(shù)力量不斷的新陳代謝。2010年前，農(nóng)村生活污水處理技術(shù)市場“魚龍混雜”，技術(shù)良莠不齊，各種大大小小的公司都想要從中分一杯羹。而現(xiàn)在，行業(yè)日益規(guī)范，具有顯著優(yōu)勢的技術(shù)和系統(tǒng)是屹立于行業(yè)之中的關(guān)鍵因素。
因此，籍國東尤為強(qiáng)調(diào)技術(shù)的不斷更新：“高效微生物富集培殖劑和多介質(zhì)濾料是我們的核心技術(shù)優(yōu)勢，每兩年至少會更新一次，保持它在市場上的獨(dú)有性和競爭優(yōu)勢。”
據(jù)了解，該技術(shù)是北京大學(xué)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術(shù)，已獲授權(quán)國家發(fā)明專利8項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)，并實(shí)現(xiàn)了區(qū)域性大規(guī)模推廣應(yīng)用。
以轉(zhuǎn)化促研究
2008年以來，籍國東課題組與江蘇省張家港市合作，開展了多項(xiàng)農(nóng)村生活污水多介質(zhì)生物生態(tài)處理技術(shù)項(xiàng)目，建成50多座設(shè)施，服務(wù)農(nóng)村居民30萬人，被列為北京大學(xué)科技示范亮點(diǎn)之一。憑借張家港系列項(xiàng)目，籍國東獲得第一屆北京大學(xué)產(chǎn)學(xué)研合作獎優(yōu)秀項(xiàng)目獎。
2013年，籍國東團(tuán)隊與江蘇一家環(huán)？萍脊竞献，主持設(shè)計了新型多介質(zhì)生物濾池，直接應(yīng)用到浙江省海寧市農(nóng)村生活污水治理工程中，并在該市斜西村立新組建起全市第一座使用多介質(zhì)生物濾池技術(shù)的“后一生態(tài)”池生活污水處理設(shè)施。
此外，在浙江、上海和北京順義等地，籍國東團(tuán)隊與政府和企業(yè)合作，推廣1戶~1000戶不同規(guī)模農(nóng)村生活污水處理設(shè)施1500余套，經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益顯著。
籍國東團(tuán)隊還通過開展企業(yè)咨詢服務(wù)、人員管理技術(shù)培訓(xùn)、一體化設(shè)備研發(fā)等手段，創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化渠道、創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
“解決環(huán)境問題是一個關(guān)鍵。”在籍國東看來，多介質(zhì)生物生態(tài)處理技術(shù)的價值遠(yuǎn)不止于產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，它對于水生態(tài)文明、文明村莊建設(shè)的意義更為深遠(yuǎn)。
2007年以來，該技術(shù)先后獲國家“十一五”科技支撐課題、國家中小企業(yè)創(chuàng)新基金、水利部公益性基礎(chǔ)科研項(xiàng)目和國家星火計劃重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，被列為環(huán)境保護(hù)部和江蘇省農(nóng)委示范項(xiàng)目。2012年獲得國家環(huán)境保護(hù)科技獎勵獎二等獎，2013年獲第41屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎，被江蘇省鑒定為“國際先進(jìn)水平”。
作為在科技成果轉(zhuǎn)化工作中成績斐然的青年科技工作者，籍國東認(rèn)為，基礎(chǔ)研究和科研成果產(chǎn)業(yè)化是一個天平的兩端，對于工程學(xué)科來說尤其如此。“我的研究領(lǐng)域，或者說大多數(shù)的工學(xué)研究，都要到實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行驗(yàn)證。”
“以多介質(zhì)生物生態(tài)技術(shù)為例，它在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用所產(chǎn)生的現(xiàn)象和問題反饋給我們后，我們能夠在基礎(chǔ)研究中更有針對性地去解決問題。”籍國東說，“因此，我的科研和成果產(chǎn)業(yè)化二者相互促進(jìn)發(fā)展，作為天平的兩端，它們都在發(fā)展且始終保持著相對平衡的狀態(tài)。”
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