新华网北京9月11日电(石海平) 古老的黄河,正在科技引领下焕发新的生机和活力。

近年来,我国沿黄各省(区)扎实推进黄河流域生态环境保护工作,充分发挥科技创新的利器作用,黄河生态保护治理攻坚战取得显著成效。

9月5日,由黄河流域生态保护和高质量发展联合研究中心(下称“黄河中心”)联合甘肃省生态环境厅主办的“黄河生态保护治理攻坚战生态环境科技成果推介活动”在甘肃省兰州市举办,活动发布了10项黄河流域生态保护治理先进适用技术,并且优选了22项技术进行现场实物展示。

记者采访了这些技术的开发者,从中感受到科技创新在黄河生态保护治理攻坚战中迸发出澎湃的力量。

META低耗高效水质净化技术:运行费用是现行主流技术的1/5-1/10

“我们是哈尔滨工业大学环境学院冯玉杰教授团队,这次带来的展品是META低耗高效水质净化设备模型,主要瞄准农村分散式或小规模集中式水处理市场。”哈尔滨工业大学环境学院助理教授邱叶告诉记者,这项技术具有处理流程短,运行能耗低,运行费用低,适应性强,运行维护方便的五大优点。

尤其值得一提的是,这项技术运行费用很低,不超过0.2 元/吨,是现行主流技术的1/5~1/10,污泥量为好氧活性污泥法的1/10,节省了60-80%的污泥处理费用。

在邱叶看来,目前传统农村污水处理工艺具有能耗高,污泥产量大,运行维护费用高的瓶颈问题。

“我们提出的META技术打破传统污水生物处理氧化还原‘一锅粥’的模式,通过在电子供体和电子受体间搭建电子桥,形成自驱循环电子流,刺激细胞活性,强化污染物的生物降解。”她介绍,团队历经20余年,开发了5代产品,实现了理论到应用的突破,开发的低耗、高效、低维护的META技术,为我国污水治理高质量发展提供助力。

风光互补微动力污水处理设备技术:解决农村分散污水处理

“黄河流域西北地区农村居住比较分散,山区常见以三五户聚集居多。针对这种分散式农村生活污水处理问题,我们开发了风光互补微动力污水处理设备技术。”甘肃森续生态环境有限公司总经理石彬介绍说,这个技术一方面利用太阳能结合风能解决设备运行中的能耗问题,处理后的水可以用于灌溉,另一方面,提升农村环境治理及资源化利用水平。

该设备主要在黄河流域的陕西、甘肃白银、天水、陇南等地都有使用,主要针对单户或3-5户联户式生活污水处理项目建设,单个项目设备投资约3-5万元左右,运行费用除日常巡检人工外没有电耗和药剂成本,减污降碳效果明显,可以大幅度改善人居环境和提升乡村形象。

在石彬看来,通过小型化、解决能耗等方式,解决设备技术到农村生活污水处理运用的“最后一公里”问题。

同时该公司还研发了畜禽排泄物生态化处理与资源化利用技术。该技术实现再发酵设备中投加凹凸棒石材料和纳米复合酶催化剂(专利产品),能够将畜禽排泄物以往十几天的熟化过程缩短在3个小时之内,达到有机肥装袋的状态。石彬认为,这将对黄河流域畜禽养殖业发展产业过程中畜禽粪污资源化利用和改善养殖环境发挥重要作用。

多源固废混凝土生产技术:实现大宗固废的大规模应用

“这次我们带来的是多源固废混凝土生产技术,把钢渣、矿渣、煤矸石、脱硫石膏、气化粗渣五种固废作为原料,生产混凝土,并投入实际应用。”内蒙古环保投资集团环境治理工程有限公司技术部部长郭大龙表示,该技术一方面把五种大宗工业固废合理利用起来,利用的固废种类多且产生量大,尤其是钢渣、煤矸石,全国每年产生量超过一亿吨,另一方面实现固废大规模应用,混凝土可以用于基建,体量足够大。

该技术应用于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜区环保管理有限公司东胜区东部一般工业固体废物综合利用项目,三期填埋场部分道路。从实施效果来看,多源固废混凝土强度等级达到C30,28天平均抗压强度为37.9MPa,其钢渣、矿渣、煤矸石、脱硫石膏、气化粗渣等固废占比最高达到87.5%,原料成本较当地C30混凝土降低29.1%。

在他看来,这项技术适合黄河流域。有数据显示,黄河流域工业固体废物在全国占比超过40%。“固体废物是再生资源的重要载体,通过技术实现妥善利用,具有显著的资源利用和碳减排效应。”

郭大龙表示,加强固体废物利用处置和污染防治,对维护黄河流域水资源安全、改善黄河流域生态与环境质量具有至关重要的作用。

新型高效水处理用臭氧催化剂:以人工智能实现定制化

“臭氧催化剂可大幅提高臭氧氧化效率,降低成本,使得我国水处理用臭氧催化剂市场持续增长。但在实践中,同一催化剂、在处理不同企业废水时,同条件下有机物去除效果存在较大差异,哪怕是同一企业的不同工段,都有高有低。”中国环境科学研究院环境污染控制工程技术研究中心技术负责人胡映明表示,针对这个情况,这次带来了基于废水水质的新型高效水处理用臭氧催化剂。

据介绍,以往催化剂“以剂配水”的选择模式主要依靠人力从繁多的催化剂中进行简单适配筛选,过程缺乏科学性,耗时、耗力,也难以实现科学治污、精准治污要求。而该技术在催化剂选择中首次引入人工智能理念,搭建废水水质、催化剂配方、有机物去除率三者之间的ANN模型,利用十余年数据积累,将模型进行学习驯化,最终得到“智能化催化剂设计平台”。同时,深度剖析废水水质数据,利用该平台实现“以水配剂”的催化剂选择新模式,解决企业以往在臭氧催化剂选择中存在的盲目性。

该技术已运用于多个项目。在中石油炼化公司项目中,进水COD为100~200 mg/L,在使用专用催化剂后,COD去除率达到50%~60%,能源消耗降低约25%。在山东工业园区污水处理厂项目中,进水COD为40~50 mg/L、锰离子为0.5~1.0 mg/L,专用催化剂投用后,出水COD≤25 mg/L、锰离子≤0.1 mg/L。

胡映明还表示,为指导企业选择质量可靠、无二次污染的臭氧催化剂,团队正牵头制定产品标准,进一步为企业选择提供依据。此外,针对高盐、高硬度废水,开发国内首

“内循环-流化床臭氧催化氧化技术”,实现臭氧催化氧化技术的普适性、高效性。

大宗固废矿化固定CO2技术与产业化:因地制宜实现减污降碳协同增效

“在黄河流域生态保护和高质量发展进程中,流域沿线的固废资源化领域面临诸多挑战。”长三角国家技术创新中心有机功能材料与应用技术研究所所长助理、环保中心主任成铭钊告诉记者,黄河流域区域内产生的固废种类存在较大差异,这对于技术研发单位提出较高要求,如何结合当地实际情况实现固体废弃物高效分类并开发适应多样化废弃物特征的处理技术是当前主要难题之一。

大宗固废矿化固定CO2技术是这次他的团队带来展示的新技术。

利用这个技术,既可以钢渣、镁渣等典型工业固废为原料,又能利用工业烟气中的CO2,通过矿化技术制备的仿石板材、矿化制品、掺合料等矿化负碳材料。长三角国创中心功能材料所团队也开发出了系列固废资源化技术,包括可以高含水率、高粘性泥质固废为原料,通过水热技术制备墙体砌块、路面砖、生态护岸等再生建材产品,以钢渣、矿渣、粉煤灰为原料,通过超细粉磨技术深度激发工业固废活性,制备高性能复合矿物掺合料、原位固化材料等固废基胶凝材料。 

“我们对于固废特征差异性大的问题,已针对不同固废形成技术积累和沉淀,并结合具体场景与用户需求,因地制宜提出高值高效多路径资源化利用解决方案。”他认为,这将帮助区域和行业实现固废资源化技术的大规模推广和应用。

成铭钊表示,未来,我们希望借助黄河中心提供的技术转化平台,加速我们自主研发的固废资源化利用技术在黄河流域内各个省市的推广,为黄河流域的生态治理和高质量发展提供实质性助力。

太阳能换热型高寒污水处理系统:解决高海拔地区生活污水处理难题

“在四川省黄河源头高寒高海拔地区,传统农村生活污水处理技术及模式难以适应严寒气候,处理效果不佳或难以运维。针对这个问题,我们开发了太阳能换热型高寒污水处理系统。”四川省生态环境科学研究院水环境研究所水生态保护与修复研究团队副主任王春向记者表示。

据介绍,该系统的创新点在于以强化生物膜法工艺为主体,尾水采用模块化滤料组、模块化保温型人工湿地深度净化,集成了太阳能微曝气、太阳能定时(或定差)智能热交换升温保温系统,可根据实地调研的生活污水产排特征、日变化系数、运行参数等,搭建适宜于高寒高海拔地区“达标排放+资源化利用”及“生物+生态”智慧交替运维模式,解决了高寒高海拔地区农村生活污水处理技术难题。

该系统已在四川多地得到应用。在松潘县污水处理厂,建成规模为2m³/d的太阳能换热型高寒污水处理系统1套,可根据实际进水水质情况,实现4种运行模式的自动切换。在安宏乡安宏村,建成规模为5m³/d的无动力一体化设备3套,18m³/d微动力一体化设备2套,有效治理高寒高海拔藏族聚居区农村生活污水,出水可达到四川省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》三级标准。在茂县勒依村,建成24套单户灰水处理设备及配套管网,保留了农户使用旱厕的生活习惯,利用房前屋后菜园、果园对灰水资源化利用,有效管控农村生活污水,出水可达到《农田灌溉水质标准》。

王春表示,未来期望能够借助黄河中心平台的支持,进一步了解与掌握黄河流域突出生态环境问题和治理现状,研发、改进与推广高寒高海拔地区农村生活污水治理技术及成果转化,助力黄河流域生态保护和高质量发展,助力乡村振兴。

黄河,给科技创新提供广阔的空间。而科技,也给黄河保护带来无限的可能。我们希望,在黄河生态保护治理和我国科技工作者的双向奔赴中,“母亲河”黄河越来越美。