科技赋能 打造污水应急处理样板

2021年11月的一个清晨，潍坊市盛泰街虞河畔的晨雾中，严希海带领团队成员将超强磁絮凝沉淀净化剂缓缓投放到每日约有2万立方米的生活污水肆虐、臭气弥漫的虞河溢流口水域。经过数个昼夜的精心调控与观察，超强磁絮凝沉淀净化技术与高效催化氧化技术的综合作用，再加上生物高效混合培养的神奇效应，使得这片曾经让人避之不及的水域在两年后发生了脱胎换骨的转变，污水中的有害物质被大幅削减，水质清澈度与生态健康状况得到前所未有的改善。为有效治理雨污合流导致的溢流水质超标、河湖和景观黑臭水体、以及突发事故废水外溢等环境污染问题，学校与山东尚科环境工程有限公司携手组建水生态安全与环境工程研发团队，长期致力于水生态安全和环境微生态体系研究，立足水生态产业链，主攻关键技术和新产品研发，做好污水治理—污泥处置—河道治理中水回用—生态修复产业链等关键节点的突破和创新，以实际行动践行“绿水青山就是金山银山”理念，为推动黄河流域生态保护和高质量发展贡献力量。潜心专研数载 终获斐然成效“城乡民用污水直排以及突发性水体污染频频发生，尤其是在北方采暖季和雨后，现有污水处理设施的处理能力受限，导致城乡污水溢流现象严重，存在重大的生态环境隐患，必须予以高度重视。”团队负责人、学校化学化工与环境工程学院教授严希海表示。面对发酵工业废水排放压力过大与突发性水污染事件频发的严峻现实，团队以孜孜不倦、坚韧不拔的精神持续深耕研发，在污水应急处置设备研发道路上一干就是数载。团队以轻工业污水中的发酵废水为处理对象，从废水预处理环节入手，对絮凝剂配方及其应用工艺进行迭代式创新研发，最终完成微生物多糖絮凝剂的筛选与应用，实现去除SS、总磷90%以上，COD60%以上，并确定微生物多糖絮凝剂最佳的应用条件，为降低后续工艺环节的废水处理压力和纳管外排指标作出突出贡献，有效节约了企业运营成本。“发酵行业所产生的废水具有浓度高、成分复杂、含有大量难降解和有毒有害物质、水质水量随生产变化发生较大变化等特点，无疑为传统生化处理工艺的应用增加了难度。”团队成员、学校化学化工与环境工程学院副教授王元芳说，如何快速有效处理轻工业废水是亟需解决的行业难题。团队还结合市场需求，创新开发可移动模块化集成式污水处理应急体系。理论研究、技术攻关、实地验证……团队成员投入大量时间和精力，成功研发出一体化双系统的可移动式城乡污水应急处置设备。同时，对研发成果进行延伸式应用创新，有效解决了轻工行业典型污水乃至市政污水处理技术的卡脖子难题。绿色智变 技术创新亮点何在“我们通过实验对工艺技术路线及工艺运行参数进行验证优化，研制出的一体化双系统的可移动式污水应急处置设备，可实现污水原位净化，又可根据实际需求灵活调配，避免资源浪费，最大限度减少污水处理厂检修期和突发事故状态下污水直排外溢对环境影响。”团队成员、学校生物与海洋学院教授王利华介绍道，该技术针对目前污水处理设施建设周期长、处理能力不足，尤其是由于雨污分流不彻底而造成的合流污水外溢污染河道，及轻工企业特殊废水突发性排放等各类应急事件，构建了具有前瞻性和实用性的综合解决方案，展现出了卓越的技术创新能力。为治理河湖和景观黑臭水体，团队采用投放梅花式接种复合微生物菌种，改善污染水体中原有微生物生态系统，使水系微生物、水生植物、水生动物与底质、水质达到动态平衡，并逐步向半自然生态系统演替，增强水体的环境容量和自净能力，有效恢复河道动植物生态多样性和河口受损生态系统以及消除城乡黑臭水体，改善城市地表水生态系统，对生态系统生物多样性的恢复起到极大的推动作用。“我们将水体从上到下分为好氧层、兼性好氧层和缺氧层三部分。”王元芳说，研发团队制定“三位一体”治理方案，根据三层水体不同的溶解氧含量及光照、水流大小等特征，采取不同措施并加入不同的微生物菌剂，使各个层面的水生生物能够最大限度的适应环境。污水水体形成立体化生态系统，死水变活水，大大提高污水水质和自身净化能力。项目实施初期为迅速改善水质，团队采用多酶催化氧化剂强化微生物适应能力，经过一段时间的治理后，水体水质和透明度都得到改善。随后团队不断投加底栖生物，并搭配种植水生植物，强化水体自净能力和生态链完整性。而对于污水底部的污泥，团队特别研发筛选原位微生物菌群接种到底部污泥之后，降解污泥中的污染成分，将其转变成无害的氮气、二氧化碳、水等物质，从而逐步改善污水微生物体系，提高生物多样性，最终建立起良性生态平衡，提高水体自净能力，实现污水生态系统功能与结构的恢复，并促使污水生态系统的自我维护和自我发展，从根本上解决污水黑臭的污染问题。应急护航  项目成果为生态赋能“我们做研究的初衷是为社会谋福利，切实改善生态环境，提升老百姓的生活质量。”王元芳说。团队以服务社会为己任，通过科技创新与成果转化，实现科技与生态、科技与社会、科技与公众利益的深度融合。“发酵废水与污水应急处置及河道整治关键技术研究与应用”项目于2019年开始在潍坊多个县市区内大面积推广应用，通过三年的应用积累，为潍坊市创新打造“分级滞蓄—分质处理—时空调节”的应急治理模式。在2021年超长汛期中，累计减少白浪河、虞河流域内溢流污水近1000万立方米，确保汛期污染强度大幅降低，有效保障了汛期河流水质安全，为维护人民生命财产安全和身体健康提供强有力保障。2022年被山东省生态环境厅高度评价并列为汛期应急处理“潍坊模式”并在全省示范推广，实现了科研成果和产业化运营的良性循环。截至目前，项目已成功在省内外多个地区推广应用，完成中科生物发酵废水处理、高密市小辛河溢流口印染废水整治、潍坊市生活垃圾处理厂垃圾渗滤液处理、寿光市污水快速净化应急处置、虞河化肥沟水质提升及河道生态恢复等30余个污水处理项目，处理水量2000余万立方米，为应用单位带来经济效益2840余万元，荣获2023年度中国轻工业联合会科学技术进步奖一等奖。项目成果有效解决了潍坊市城乡污水溢流、河湖和景观黑臭水体等不同类型的水污染问题，降低了城市污水处理厂的运行负荷，改善了城市地表水生态系统，对生态系统生物多样性的恢复起到极大的推动作用。在改善环境质量的同时，为降雨强度大、洪涝形成快的汛期提供了应急治理模式，有效保障了汛期河流水质安全，为维护人民生命财产安全和身体健康提供强有力保障。“下一步，我们将继续针对水环境污染治理、水生态修复、污泥资源化技术开发、新材料研发等相关领域中的重点、难点和紧迫的科学技术问题，开展基础理论研究与应用技术研究，为实施‘青山绿水攻坚战、蓝天白云保卫战’作出积极贡献。”王元芳表示。（文：庄梦琦  李娟    编辑：庄梦琦    编审：王珍）