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兩會解碼科技創新|晏永祥:科研探索圖創新環保治理拼實效

放大字體  縮小字體 發布日期:2024-03-01 18:05:00    來源:中華化工網    瀏覽次數:317    評論:0
導讀

晏永祥博士, 長沙理工大學化學化工學院教師,長沙理工大學凈水與凈水材料新技術研究所所長(2012-2022), 湖南碧匯泉環??萍加邢薰臼紫瘜<?、 高級工程師 、碩士研究生導師。中國化工學會無機酸堿鹽專業委員會鋁鐵鹽專家,湖南省環保行業水處理專家,湖南省環境治理行業領軍人物、先鋒人物和環保人物,主要從事功能性高分子材料、環保水處理劑和污泥處理處 置 技術 的 開發與產業化研究工作, 參與 建設了國內生產規模最大的鋁鐵鹽水處理劑生產科研基地,主持了多項污泥處理處置項目,獲得污水與污泥處理相關專利18項,

 

  科技興則民族興,科技強則國家強??萍紕撔率冀K是一個國家、一個民族發展的重要力量,也始終是推動人類社會進步的重要力量。黨的二十大報告強調,科技是第一生產力、人才是第一資源、創新是第一動力。改革開放以來,國家涌現出一大批敢闖敢干、執著攻關創新的科技工作者,在改革開放的歷史進程中發揮了不可或缺的重要作用。長沙理工大學化學化工學院晏永祥博士便是其中一員。作為水處理領域的探路者,他將環保視為科研的“核心”,并走上了污水和污泥治理及其藥劑研發之路。

  “做為科研工作者,科學研究圖的是創新;但從事環保治理,更重要的是要拼實效,要解決實際問題。”這是水處理專家,長沙理工大學晏永祥博士常說的一句話。

  晏永祥博士平時穿著樸素,戴著一副厚厚的眼鏡,性格內向,不善言辭,不過,一旦談及到他的環保本行,就像變了一個人似的,眼神中充滿光亮,雙手不自覺揮舞。浸潤環保技術領域20多年,他希望通過環保技術研發改善水環境的初心一直沒有動搖。

  一次接觸  投身環保事業 二十余載

  “以前國內環保意識薄弱,忽視了污水排放的危害,造成很多水資源和土壤資源的二次污染。”說起二十年前的環保觀念和環保產業,晏永祥感慨頗深。

  原本專注化學研究的晏永祥,在讀研過程中聆聽了中科院生態環境研究中心欒兆坤研究員關于我國污水治理方面的專題報告,激動不已。水污染給老百姓生產生活帶來的影響使他揪心不已,“環保技術注定是一種科學研究新方向,環保產業也一定是造福百姓的新產業。”正是這一次接觸,晏永祥認識了欒兆坤研究員并拜他為師,將研究方向專注于水處理藥劑開發和水污染治理。

  晏永祥研究生畢業后到了南寧化工集團(股份)有限公司,被分配到公司企劃部從事新產品發展的規劃工作,2000年是龍年,也是晏永祥的本命年,這一年,他提出引進中科院生態環境研究中心技術,開發高效水處理劑聚氯化鋁產品的項目建議,規劃項目第一次提出來討論時就被公司總工否定了,但屬龍性格的晏永祥沒有放棄該項目,自己接著進行市場調研,發現除國內大量使用聚氯化鋁作為水處理劑外,東南亞國家由于雨水多,也需要大量使用水處理劑產品,且大都在使用日本生產的聚氯化鋁,國內出口到東南亞國家的產品幾乎為零,南寧市離東南亞各國較近,具有地理優勢,因此,晏永祥再次提出了建設聚氯化鋁水處理劑項目的建議,但該項目第二次在公司討論時又被總工否決了,理由是產品生產成本高,項目產品效益不明顯,晏永祥不服氣,繼續進行深入調研,這一次調研他發現,東南亞國家使用的水處理劑雖然也叫聚氯化鋁,但品質與國內相比,相差較大,市場價格比國內產品高幾倍,而且高純聚氯化鋁在國外還可以用于造紙,作為中堿性造紙的施膠沉淀劑,國內造紙行業仍然是酸性造紙,使用的施膠沉淀劑為硫酸鋁,高純聚氯化鋁用于造紙在國內仍然是空白,晏永祥想,本項目建議開發的高效聚氯化鋁(包括高純聚氯化鋁和聚硫氯化鋁),雖然生產成本稍高于國內同類的普通聚氯化鋁,但產品品質優于國內其他產品,達到日本產品的水平,但生產成本遠低于日本產品,在國際市場上不但具有成本優勢,產品出口到東南亞國家也有地利優勢,在國內造紙行業還可以填補空白,造紙行業從酸性造紙過渡到中堿性造紙是早晚的事情,產品生產所需要的主要原料鹽酸和氫氧化鋁,也占優勢,公司自已有鹽酸,廣西平果鋁業公司有氫氧化鋁,想到這里,晏永祥激動不已,主動找公司董事長匯報,并得到了公司董事長的表態支持,于是,晏永祥第三次提出了開發建設高效聚氯化鋁項目的建議,第三次討論由于董事長的明確支持,項目建設討論得以通過。該產品第一期8000噸/年高效聚氯化鋁項目,實現當年建設,當年投產,當年贏利,產品70%出口創匯,產品供不應求,并成功將高純聚氯化鋁作為AKD施膠沉淀劑用于國內造紙。該產品的成功開發,使我國造紙行業實現了從酸性造紙到中堿性造紙的跨越,推動了我國造紙行業技術進步,兩年后該項目擴建至30000噸/年,產品仍然供不應求,2004年,該項目作為中科院生態環境研究中心高效水處理劑技術產業化骨干項目,獲得國家科技進步獎二等獎,公司為此專門召開了一次科技大會,晏永祥被公司評為“科技之星”,接著被南寧市市委市政府評為南寧市“先進科技工作者”和“創新明星”,晏永祥2001年發表在《廣西化工》的論文“我國聚合氯化鋁工業現狀、存在問題及發展建議”,引起了全國鋁鹽行業協會的高度重視,并增聘請他為全國無機化工行業鋁鹽專家組專家,晏永祥從此投身到了環保事業中,至今已有24年。

  開啟產業化合作模式

  2006年,晏永祥博士畢業后分配到長沙理工大學化學化工學院工作,晏永祥到長沙理工大學工作的消息傳到了衡陽市建衡實業有限公司,該公司董事長何朝輝先生主動找到晏永祥尋求合作,2010年5月,晏永祥代表長沙理工大學與衡陽市建衡實業有限公司合作,共建造紙化學品與水處理劑生產科研基地,開啟了產業化合作模式。2012年1月,長沙理工大學與衡陽市建衡實業有限公司合作的“年產2萬噸高效聚氯化鋁項目”建成,并一次試車成功,由于春節臨近,項目試車成功后員工放假。2012年又是一個龍年,晏永祥的本命年,這年春節的除夕,晏永祥正在和家人吃年夜飯,突然手機鈴聲大響,晏永祥接聽了,這是一個來自廣西政府領導的求援電話,廣西龍江河受到重金屬鎘污染突發事 件影響,政府需要大量的凈水劑,他們已把電話打到了全國各地,因春節原因企業已普遍放假,水處理劑缺口很大,希望作為廣西籍的鋁鹽專家為廣西這個事情想想辦法。晏永祥放下電話后,打電話與衡陽市建衡實業有限公司的董事長何朝暉先生商量,經過商量,何董事長決定召集在衡陽過年的員工回來加班,連夜開工生產,同時召集司機送貨,大年初一下午,凈水劑產品就源源不斷地送到了廣西,保證了龍江河污染突發事 件的治理需要。何董事長的付出,也讓企業得到了回報,各級電視臺在報道該事 件處理過程的時候,衡陽市建衡實業有限公司“荷花牌”聚氯化鋁產品的畫面也通過熒屏傳給了全國用戶,許多用戶慕名而來,使企業在春節后的生產訂單源源不斷。經過校企雙方7年的努力,該企業鋁鐵鹽產品生產能力從最初的年產5萬噸增加到2017年的20萬噸,企業綜合效益明顯提高,該項目成果的技術水平在湖南省石化行業協會召集的成果鑒定會上,被與會專家評為全國領先,2018年,該項目成果被湖南省政府評為湖南省科技進步獎二等獎,被中國產學研合作促進會評為中國產學研創新成果獎二等獎,晏永祥的事跡被長沙晚報作為“新時代的奮斗者”刊出,晏永祥被湖南省環境治理行業協會聘為水處理專家,連續三年被評為湖南省環保治理行業“領軍人物”、“先鋒人物”和“環保人物”,在中國無機化工發展四十年總結大會上,被全國無機鹽信息中心授予“全國無機化工行業四十年發展創新貢獻者”稱號,又經過校企雙方5年努力,2022年該企業鋁鐵鹽產品總生產能力達到110萬噸/年,2023年8月,該成果通過了由湖南省科學技術信息研究所負責,廣西大學王雙飛院士、同濟大學李風亭院士和中南大學、湖南大學、湖南石化協會等多位權威專家參與的成果鑒定,專家一致認為,該成果屬于國內首創,綜合技術居國際領先水平,該成果經過全國無機鹽信息中心查證,鋁鐵鹽產品生產規模位居全球首位,該企業也是國內外鋁鐵鹽行業唯一一個連續10多年年均產能遞增達到30%以上的生產企業。

  2021年3月,晏永祥與中節能國禎環保湖南區域公司合作,共建污水處理產學研合作基地。第一個污泥脫水示范項目已在湖南國禎環??萍加邢挢熑喂竞馍娇h污水處理廠建成投產,該項目為技術改造項目,采用污泥濃縮與連續調理工藝替代原來的間歇調理工藝,壓濾機為3臺山東景津壓濾機廠生產的隔膜板框壓濾機,最高壓力為1.6MPa,改造后,項目一次試車成功,脫水污泥含水率達到50%,目前,國禎環保湖南區域公司的衡山縣、衡陽縣、汨羅市和華容縣等污水處理廠均使用了晏永祥及其團隊技術。

  主持國禎產學研項目

  從污泥中走出的科技

  “治水不治泥,等于未治水。”污泥處置作為污水處理工藝的最后一步,對技術要求極高。據資料介紹,2020年全國污水排放量571.36億m3,產生污泥量7288萬噸(含水率80%計算),到2025年全國污水排放量將達到705億m3,產生污泥量9000萬噸,污泥產生量巨大,污泥如何走出“泥潭”,如何得到有效處置,刻不容緩。為此,晏永祥及其團隊在污泥處理方面做了大量的研究工作,并取得多項成果。

  首先在十多年水處理藥劑研究的基礎上根據污泥特性,成功開發出高效污泥調理劑HQ-220液體,該污泥調理劑為有機-無機復合物調理劑,可以單獨使用,不需要添加聚丙烯酰胺,解決了濾布易堵塞的問題,且用量少,與傳統聚氯化鋁或聚合硫酸鐵相比,用量可減少20%到30%,目前,該產品已實現了工業化應用,其中中節能國禎環保公司、北控水務公司和湖南隆輝環保公司等都已大規模使用,并取得較好的使用效果,為解決污泥焚燒時氯離子對金屬設備腐蝕的問題,晏永祥及其團隊又開發出無氯污泥調理劑產品,滿足了用戶的特殊要求。

  其次,晏永祥及其團隊在實踐中深深體會到,污泥脫水難易除受化學藥劑影響外,自身的脫水活性也很重要,為此,又相繼成功開發出多項污泥處理新技術,這些技術中污泥連續調理深度脫水技術已成功得到產業化應用。傳統污泥調理都是間歇調理,調理效率低,藥劑用量大,調理能耗高,調理好的污泥質量不穩定,污泥生產效率低,含水率高,連續調理技術則有效解決了這些問題,該調理技術結合其污泥調理藥劑,可以達到污泥深度脫水的目的,利用普通板框壓濾機也能生產出含水率達到55%的污泥,如使用隔膜壓濾機,在壓榨壓力分別為1.6MPa、2.0MPa、2.5MPa和3.0MPa時,生產出的污泥含水率可分別達到55%、50%、45%和40%,能滿足用戶不同使用場景的要求。該項技術已獲得多項國家專利授權。

  污水處理過程需要進行好氧曝氣,污水處理時曝氣越充分,污水含氧量越多,好氧菌活性越好,泥水分離越容易,反之越難,同樣,污泥含氧量對污泥脫水效果也有重要影響,污泥停留時間越長,含氧量越低,泥水越難分離。晏永祥及其團隊開發了污泥化學曝氣調理新技術,即在利用污泥調理劑HQ-220進行化學調理的同時對污泥進行充氧曝氣,以提高污泥自身的脫水活性,試驗表明,利用污泥調理劑HQ-220進行化學調理的同時對污泥進行充氧曝氣180分鐘就有效果,后經過改進,充氧曝氣時間縮短到20分鐘,污泥濾水性能有明顯改善,這一技術的成功開發,解決了污水廠的“死泥”脫水難題,所謂“死泥”是指污泥存放時間較長,污泥中含氧量極低的污泥,這一污泥化學曝氣調理成果得到了中國新聞網、中國網、人民日報客戶端和國際環保在線等20家媒體的報道。

  面對困難砥礪前行

  2022年3月,晏永祥在給湖南環保行業同行技術人員做環保公益講座時,有企業代表提出了農藥污泥難脫水的問題,該企業農藥污水處理產生的污泥由于有機質含量高,且包含有較多的有毒有機化合物,采用聚氯化鋁等常規無機混凝劑和聚丙烯酰胺絮凝劑調理污泥,難以達到脫水要求,為此該企業被迫用三氯化鐵和石灰調理,石灰用量超過了污泥量的30%,甚至達到50%,即使如此,脫水污泥含水率也達到60%,甚至更高,污泥增量大,另外添加的三氯化鐵產生的“氯離子”對金屬腐蝕性強,特別是在高溫條件下,因此對后續污泥焚燒十分不利,該企業用柴油焚燒處理污泥,焚燒處置成本高達1000多元/噸污泥,污泥焚燒后,殘渣量大,外送處置還需要不少的處置費用,企業經濟負擔很重。另外,石灰的加入,讓污泥中所含的氨氣溢出來,生產車間內“臭氣”難聞,車間操作人員甚至都不愿意在車間生產區內停留。

  據了解,農藥污泥難脫水、難處置不僅是該企業的問題,也是農藥化工行業生產存在的普遍問題,面對這個難題,晏永祥及其團隊成員迎難而上,經過近一年的努力和無數次失敗后,終于找到了不用石灰和三氯化鐵調理的方法,實驗表明,污泥含水率達到50%以下,污泥量減少了60%,污泥熱值可增加一倍多,從原來的5020J/g,增加到10550J/g,以該企業減少焚燒污泥量3000噸/年計算,污泥焚燒處置可節約費用360多萬元。該企業的污泥問題如能得到有效解決,將為農藥和化工行業徹底解決污泥處理和資源化利用問題找到了一條新路。

  近年來,該農藥企業為了解決污泥處理處置成本居高不下的問題,除自身努力償試外,也曾與省內外高校和多家環保公司合作,都沒有取得理想的處理效果,這使企業一度失去了信心,對晏永祥團隊也持懷疑態度。為了取消企業的懷疑,也為了解決我國農藥行業污泥處理處置難的問題,晏永祥及其團隊下了很大的決心,決定全額投資該項目,并采用自主設計的技術方案,不讓企業承擔風險,晏永祥作為一名高校老師和學者,沒有很多的積蓄,該項目200多萬元的投資大部分資金都是從銀行通過信用貸款獲得的,晏永祥及其團隊已沒有了退路,只能成功。2023年7月,與企業簽訂合作協議后不久就發生問題,由于北方水災和企業生產基地離沅江河不到1公里,項目土建工作因擔心河水倒灌不能進行,需要推遲2個月,到了9月份,又由于企業其他技改項目事故的影響,直到10初土建才得以開工建設,11月份完成了土建工程,2023年12月進行設備安裝,設備安裝工作較為順利,2024年1月底基本安裝完成。2024年是龍年,又是晏永祥的本命年,注定不平凡,就在設備安裝接近收尾的時候,天下起了雨,接著是雨夾雪,安裝工人冒著雨雪進行設備安裝,龍年春節也越來越近,2月1日,設備安裝工作終于完成,但擋雨棚還沒有施工,生產設備還是露天放著,2月3日就是農歷小年了,此時,晏永祥面臨著困難的選擇,是給員工放假,還是不放假,根據天氣預告,常德地區在小年后有大雪,最后晏永祥決定給安裝工人放假,技術人員和骨干留下來進行試車,2月2日,天下起了雨夾雪,試車工作無法進行,2月3月上午,天氣稍好,沒有下雨,晏永祥及其團隊4人,抓住這個機會進行試車,但到了下午,天又開始下雪,接著下冰包,冰包打在安全帽上發出“叮當當”、“叮當當”的聲音,晏永祥及其團隊成員全然不顧,心里只有一個念想,一定要完成這次試車工作,他們一邊進泥,一邊加藥調理,接近傍晚的時候,雪下得更大了,機器冒著大雪運轉,晏永祥及其團隊成員在大雪中穿梭,地上露出了深深的腳印,這時候壓濾機開始進行壓榨了,晏永祥看到從壓濾機中流出來的清水,仿佛看到了成功,高興的喊著,“水好清啊,大家快來看”,大家快速跑來,看到清澈的水,都會心的笑了,晚上八點鐘,天全黑了,這時候壓濾結束,可以出泥了,大家屏住呼吸等待,都忘記了饑餓,“泥餅很干”、“泥餅很干”,晏永祥的學生李信池大聲喊著,大家都伸手去取泥,分享成功的快樂,晚上快要吃飯的時候,晏永祥發現,自己的嘴唇在哆嗦,耳朵聽不到別人說話,冰冷的手也不聽使喚了,這時候,他才感覺到天氣真的很冷,經過檢測,泥餅含水率達到38%,遠低于合同約定的60%要求。2月4日,常德地區路面積雪達到10厘米以上,是常德地區2008年以來最大的一場雪,這一天,晏永祥及其團隊成員被困在宿舍里,外面的街道上也幾乎沒有了移動的車輛,2月5日,晏永祥想著壓濾機內的泥還沒有卸下,擔心污泥結冰凝固卸不出來,而且車間設備還露天放著,擔心設備和管道被凍壞,心里十分著急,于是,他和團隊成員冒著嚴寒,踏著厚厚的積雪到商店購買了防滑繩、鐵鏟和擋雨布,給車輪綁上防滑繩,開車趕到車間,把泥卸下,把設備上的雪鏟掉,把生產設備蓋好才放心。晏永祥及其團隊成員冒雪試車成功,得到企業的肯定,該企業總工程師事后見到晏永祥及其團隊成員,滿意的說:“我早知道,你們肯定會成功的,你們的這種敬業精神值得我們學習”。

  研發創新破迷局

  根據國務院辦公廳2022年5月24日發布的國辦發[2022] 15號文件:關于印發新污染物治理行動方案的通知,所謂新污染物是指那些具有生物毒性、環境持久性、生物累積性等特征的有毒有害化學物質,它們對生態環境或人體健康存在較大的危害性風險,但由于現有的管理措施不足或尚未被納入環境管理中的污染物。新污染物主要包括以下四大類:持久性有機污染物(POPs)、內分泌干擾物(EDCs)、抗生素和微塑料。四類新污染物雖然在環境中濃度較低,但具有器官毒性、神經毒性、生殖和發育毒性、免疫毒性、內分泌干擾效應、致癌性、致畸性等多種生物毒性,同時具有較強的生物持久性、明顯的生物富集性、難以監測等特性,對人體健康和生態環境構成嚴重危害。新污染物危害生態環境和人體健康,是全球面臨的共同挑戰。晏永祥博士及其團隊經過近一年的時間,無數次外出采樣進行反復試驗,研發出了一套降解水體中新污染物切實可行的處理技術和工藝:Uv/O3法處理,該技術和工藝能降解水體中的各種有機污染物,如醫院醫療廢水中所含的抗生素、干擾素、病毒和嗎啡等,養殖廢水中的抗生素、微塑料和病毒等,農藥廢水中的吡啶、甲苯、有機磷和其他有毒有害有機物等,工業生產過程產生廢氣中所含的VOC等,吸收飽和活性碳中的有毒有害有機物和高鹽有機廢水中有毒有害有機物無害化處理等,此外,還可以對生物處理后的各類污水進行深度處理,將無法通過生物方法處理的有機污染物指標降解至排放標準,分解主要產物為二氧化碳和水,目前已經完成技術可行論證和小型試驗,如在對某農藥廠生產滅多威產生的高濃度廢水試驗處理12小時后,對處理后農藥廢水中吡啶和甲苯等有毒有害有機物進行檢測為未檢出,COD從12000mg/L下降到60mg/L,廢水顏色從棕色變為無色透明;如對經過生物處理后的養殖廢水進行深度處理,可將COD從400mg/L下降到50mg/L,廢水顏色從淺黃色變為無色透明,均達到排放標準,處理過程沒有廢渣產生,處理成本僅為芬頓法的30%,該技術如能成功實現產業化,對切實維護人民群眾身體健康和生態環境安全,具有十分重要的現實意義。

  時間從不辜負奮斗者的期望。20多年的兢兢業業,讓晏永祥博士看到了改變 ,污水減少了,青 山綠水又回來了,或許,這就是贈人玫瑰手有余香的收獲,而他本人,將繼續在環保領域,創新前行,“做好這件事,就可以了。”這是晏永祥的目標,亦是他不變的承諾。

  晏永祥博士, 長沙理工大學化學化工學院教師,長沙理工大學凈水與凈水材料新技術研究所所長(2012-2022), 湖南碧匯泉環??萍加邢薰臼紫瘜<?/strong> 、 高級工程師 、碩士研究生導師。中國化工學會無機酸堿鹽專業委員會鋁鐵鹽專家,湖南省環保行業水處理專家,湖南省環境治理行業領軍人物、先鋒人物和環保人物,主要從事功能性高分子材料、環保水處理劑和污泥處理處  技術  開發與產業化研究工作, 參與 建設了國內生產規模最大的鋁鐵鹽水處理劑生產科研基地,主持了多項污泥處理處置項目,獲得污水與污泥處理相關專利18項,參編專著 2 部,參編十三五高等學校教材《水污染控制工程》,主要代表論文《高有機質污泥深度脫水處理關鍵技術產業化研究》。獲得湖南省科技進步獎二等獎,中國產學研促進會創新成果獎二等獎,中國循環經濟協會科技成果獎二等獎和中國科技產業化促進會科技創新獎二等獎等,個人獲得中國無機鹽工業發展四十年創新貢獻獎。

 

責任編輯:柯鵬

 
(文/小編)
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