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可控湿法氧化聚沉法”污泥处理技术揭秘--一个“或”能走向世界的科学童话-(2011-08-25 ...

2012-4-15 21:19| 发布者: admin| 查看: 8178| 评论: 1

摘要: “我省污泥深度处理技术领跑世界”(2011-06-29湖南日报)、“湖南省污泥处理新技术或走向日本”(2011-06-30长株潭报)、 “湖南污泥处理技术填补国内空白 解决世界难题”(2010-11-4湖南日报)、“巧觅“神针”治毒 ...
“我省污泥深度处理技术领跑世界”(2011-06-29湖南日报)、“湖南省污泥处理新技术或走向日本”(2011-06-30长株潭报)、 “湖南污泥处理技术填补国内空白 解决世界难题”(2010-11-4湖南日报)、“巧觅“神针”治毒泥——城市污泥深度处理技术获得重大突破”(2010-11-17湖南日报)、“日本偷学中国湿法氧化聚沉法污泥处理新技术”(再生资源门户网,2011-7-4来源:水业专家网)、“污泥干化技术的革命性突破”(中国水网论坛)、“一个真正能走向世界的污泥处理处置技术”(土木在线论坛)……

       看到这些如此煽情的标题,无论是谁,可能都不会无动于衷的。笔者第一次看到时,也颇感震撼。急忙上网搜索,可搜了半天,技术方面的信息什么都没有,翻来覆去就是湖南大众媒体的几篇新闻稿。看这些新闻稿的风格,让我颇有一夜回到五十年前的感觉。

       近日有博友来信询问,才认真找了些资料,坐下来学习一番。现在就把我的想法以笔记形式写出来。

       所谓“可控湿法氧化聚沉污泥处理技术”,说得简单点,其实就是“化学调质+臭氧预处理+深度脱水”技术罢了。

发明者有意故弄玄虚,装神弄鬼,“发明”了一个新概念来包装自己,使人觉得这是一项发明起来极为困难(动辄千百次实验)、需要极高深的理论知识(微电子界面转移机理)的重大发明。在笔者看来,所谓“创新”是有的,就是将国外早已有之的臭氧处理与国内时兴的“化学调质+深度脱水”结合在了一起。在技术上,它远没有湖南媒体报道所描述的那么高深和玄虚。在运行成本上,它与“化学调质+深度脱水”应处于同一档次甚至更高。当然,所谓的“革命性的干化技术”、“唯一能走出国门的污泥处理技术”云云,都不过是技术推广公司的宣传口号罢了。

 

 

一、“可控湿法氧化聚沉法”是什么

 

1、基本工艺原理的大白话解说

 

根据湖南湘牛环保的专利《常态下处理污泥的方法及其设备》的描述,该技术是对含固率约1%的污泥进行处理。处理中,首先加入氧化引发剂和调节剂,然后加入氧化剂,搅拌反应后,加入聚沉剂,然后压滤脱水,得到含固率45%以上的泥饼。

氧化引发剂的构成,大部分为碳粉,少量为三氯化铁。调节剂为氧化钙。聚沉剂由三氯化铁、碳粉和聚丙烯酰胺组成。氧化剂为臭氧。

臭氧氧化的原理是,溶解在水里的臭氧会产生两种反应:一是直接氧化,较缓慢且有明显选择性;另一种是在水中羟基、过氧化氢、有机物、腐植质和高浓度的氢氧根诱发下自行分解成羟基自由基,间接地氧化有机物、微生物或氨等。后一种反应速度快,无选择性,另外还能将重碳酸根氧化成重碳酸和碳酸,氧化能力更强。臭氧的自行分解率在很大程度上取决于ph值、温度、UV值、臭氧浓度以及水中存在的其他可去除物,其分解速率可由臭氧余量间接表示。由于碳酸盐有较强的缓冲性能,因此在低PH和高缓冲性能下的余臭氧可维持时间更长。臭氧杀菌消毒主要是能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡,因此,臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。臭氧在杀伤微生物的同时,还能氧化水中的各种有机物。去除水中的色、嗅、味和酚等。

从药剂构成和使用次序看,氧化引发剂和调节剂的存在,就在于它们可以促进羟基自由基的分解,同时加强正极的导电性,由此所需的臭氧消耗可能降低。

经过臭氧处理的污泥,根据臭氧处理深度的不同,部分或大部分细胞被破坏,持水细胞中的水分释出,细胞液进入液相,从而实现污泥固体的减量。

剩余污泥的固体,添加三氯化铁为主的聚沉剂后,污泥颗粒的极性获得改变,加之臭氧反应已使部分持水细胞破坏,持水性能下降,通过高压板框压滤,可实现高含固率脱水。

 

 

2、神秘的包装——“微电子界面转移机理”

 

如前所述,“可控湿法氧化聚沉”技术的核心之一是氧化,氧化的核心是臭氧。臭氧氧化机理如果非要用电化学的基础理论来解释的话,150年前法拉第(1791-1867)的电场理论应该已经足够。

偏偏国内某些发明者特别喜欢别出心裁,为彰显其理论修养之深不可测,非要创造个新名词来忽悠人不可。报道中有这样两段文字,妙不可言,兹引述如下:

“全程设计和完成韶山一号工程——毛泽东广场“中国出了个毛泽东”主题花坛的李志光教授,……想到了自己在上世纪八十年代首创的“界面微电子转移机理”当时自己主持了株洲冶炼厂的“湿法电解锌”项目,那里需要深度净化去除硫酸锌中的钴离子。去钴?去毒?二者似乎有着异曲同工之妙理。正在中南大学做博士后的湖南师大何纯莲老师此时也向合作导师李志光提出可行性建议,于是李老师在自己已有的理论基础上催生了污泥处理的“可控湿法氧化聚沉法技术”理念,项目组也围绕这一方向推进,加快了技术的诞生、完善进程。

“李老师的“界面微电子转移机理”,采用界面导向剂与锌粉结合,使电子通过导向转移给钴(Ⅱ)离子,降低界面势能,顺利完成锌粉还原钴(Ⅱ)过程。解决湿法电解锌的深度净化难题,实现节能环保。该成果发表于1983年《有色金属》第二期,该技术被国内外广泛采用,当时可为每吨电解锌节约3000元左右”(《化污泥为神奇——李志光教授的“可控湿法氧化聚沉法对污水处理厂污泥深度处理处置产业化成果”纪实》)。

引用同是咱湖南人的一句名言:“世界上怕就怕‘认真’二字,共产党就最讲认真”。一般读者面对这段不伦不类的妙文,可能也就算了,笔者却还真认真地去查了,还真找到了李老师的这篇论文(与黄振谦合作)。不过,对李老师在三十年之后主张的这项理论发明权,和他曾为世界人民创造过巨大财富这一点,笔者却不敢苟同。

感兴趣的读者,不妨也到CNKI网上去查一下,1983年前在国内杂志上发表的有关湿法硫酸锌生产的文献有多少。就以这篇《硫酸锌溶液中钴()的阴极行为及深度净化新型添加剂研究》而言,它在序言中明确说,“目前世界上电沉积提锌过程中除微量钴()通常采用三种方法:络合法、氧化法、锌粉作载体加添加剂法”,李老师自己也不过是锌粉作载体的添加剂法的一种而已。在这篇文章中,也没有提出什么“界面微电子转移”理论,当时的名词无非是“析出电位、阴极极化曲线”等基本电化学词汇而已。通过添加添加剂,修改电场、电位,以有利于某些物质的析出,是电化学最起码的常识性手段。怎么到了二十一世纪,就成了新的“理论”?

笔者无意中读到我国有色金属领域一位权威人士的传略。陈达老先生作为中国湿法炼锌的开创者,早在五十年代就在沈阳冶炼厂建成了新中国第一个湿法炼锌车间,“其后的会泽含锗氧化锌的湿法炼锌系统和株洲冶炼厂湿法炼锌系统,都是在沈阳冶炼厂生产实践基础上建立起来的”。难以理解的是,1981年底才毕业于中南矿冶学院(现中南大学)化学系物理化学专业的李同学,如何就被选中“主持”了已有十几年生产历史的株洲冶炼厂“湿法电解锌”项目?

也许你可以说,是记者不懂专业,没说清楚,李老师天生丽质,聪明透顶,他主持的只是一项小小的技改项目。不过,就算是技改项目,这发明权是马虎不得的。李同学果真是这个湿法锌提纯冶炼项目的发明者吗?一篇以中南矿冶学院化学系物理化学教研室名义,发表在《中南矿冶学院学报》1982年第1期上的论文《一种新的硫酸锌水溶液除钴添加剂》给了我们答案。这篇文献的摘要说:

“第二次世界大战以来,锌的湿法冶金有了很大的发展,然而硫酸锌水溶液的净化工艺仍停留在原有的水平。如以砷盐、锑盐、锑粉以及铅锑合金锌粉作添加剂的除钴方法,国外采用较多,虽可消除杂质到要求的深度,但对环境污染问题仍未解决;α—亚硝基β—萘酚法成本较高,且留下的离子对后继的电解过程有害;黄药法除钴,对锗、镍、砷及锑等离子则又无法除去;近年来,尽管发表了不少专利,如臭氧等使二价钴离子氧化成三价的水解沉淀法,但其成本也高,不太理想。为解决上述问题,我们从基本理论研究着手,进一步研制成功一种以锌为载体的 TXXI 型物质作为除钴添加剂。试验表明,其除钴效率高,并能一次同时除去溶液中的铜、镉……”

从这篇文献看,李同学(当时刚从中南矿冶学院毕业),可能被选派到株洲冶炼厂进行实习或工作,将母校所在教研室新研制的添加剂带在株洲湿法锌项目上进行过测试、应用,一年后以个人名义发表过一篇论文,论文内容与以教研室名义发的内容是同一回事。

当然,这并不能证明李同学在该添加剂研制方面就没有过贡献,但我们猜测其母校的物理化学教研室当时不是由他一名即将毕业的学生构成的,一定还有别人。只不过三十年后李教授的记忆有些失真,把自己当年的师友全忘记得一干二净了。

 

3、一个科学发明的神话故事

 

湖南日报的记者们能把一项有关科学、工程的报道写成传神、动人的散文体(记者不知是哪个中文系毕业的),也真是为中国科技进步做了大贡献了。

这段描写堪称经典:

“经过多年的实验室技术储备,在充分收集掌握国内外的第一手资料后,2007年开始,李志光教授联合博士后何纯莲组成课题组,开始了污泥深度处理技术的全面攻关。

“课题组经过千百次的试验,仍然不得破解的要领。首个难关就是破膜技术。那些晶胞水、结构水、细胞水都严实地包在生物膜内,就好像是气球内充满气体一样,如何磨制扎破气球的那根“神针”,成为了污泥深度处理技术的关键所在。

“潜心研究工作的何纯莲博士有一天向合作导师李志光教授提了一个醒:老师,您在上世纪80年代首创的界面微电子转移理论是否可应用在这个课题的研究?一语惊醒梦中人。李教授开始沿着这个方向来寻求问题的答案。谁曾想,以这个理论作为指导,以下的路途竟然走得那么顺风顺水,不但找到了破膜的“针”,让那些病原体、毒菌类“流脓”不止,而且在氧化破膜深度脱水的同时杀灭病菌,并且在不影响水质的前提下,运用覆包裹效应实现重金属的有效固化。

“‘可控湿法氧化聚沉法处理污泥技术’由此诞生。经过近2年多的艰苦攻关2008年底,污泥深度处理技术取得实验性的突破”(《巧觅“神针”治毒泥》20101117日湖南日报)。

 

根据网上的简历,李教授“1981年从物理化学专业本科毕业,1985-1986年于南京大学化学系研修班学习,1991年作武汉大学化学系访问学者,2001年于中南大学化学化工学院作高级访问研究学者。20029月转入中南大学化学化工学院作在职博士生”。在湖南农业大学的主要研究方向是植物功能活性成份提取及与DNA亲合作用和药物动力学研究,但在这一领域著述平平,没什么建树。开始“不务正业”(承建主题花坛算哪个研究方向?),2006年才算正式进入了市政工程领域。用当时一个时髦但异想天开的题目(纳米催化光降解污泥),报了一个“污水中有机质降解”的省级课题,当然,最后以失败告终。但这一失败应该就是其回归老本行的契机。2006-2007年正是国内污泥化学调质+深度脱水技术研发和初步推向市场的时代(见笔者《揭开污泥化学调质+深度脱水技术的神秘面纱》),神秘的各种脱水药剂应该是当时很多业内人士都曾听说过的东西。

有着物理化学专业根基的李教授,当然比一般人更容易明白化学药剂对污泥脱水的作用。要说早期“经过千百次的试验,仍然不得破解的要领”的阶段,那恐怕就是单纯使用无机药剂效果不理想吧。李教授比其它“化学调质+深度脱水技术”高明之处在于,他可能是国内较早看到臭氧对细胞破壁作用的人之一,而且这还应归功于其母校物理化学教研室1982年那篇硫酸锌除钴的添加剂研究,它已明确讨论了臭氧处理的优缺点,想来作为物理化学专业的毕业生,对臭氧这种强氧化剂应该不是仅仅听说过吧。

很难想象湖南日报的记者能仅凭想象,就编织出一个这么有血有肉、这么动人、这么有说服力的科学发明故事。在理论上,又是“实验室技术储备”,又是“国内外第一手资料”;在实践上,又是“千百次实验”,又是什么“两年艰苦攻关”……。这些烟幕弹的后面,烘托出一个神秘莫测的概念,而且还跟二十多年前的一个无法证实的理论发明挂上了钩,听起来,有明喻,有暗喻;有理论,有实践;有主观能动性,有客观条件;有历史深度,有时间广度;有偶然性,有必然性,总之是辩证法体现得十分完美。显然,这个故事的素材一定是发明者本人提供的。

读过侦探小说的都知道,凡是有意罗列细节的,细节背后一定有故事。对付高智商犯罪的警察,不就是根据过于合情合理的细节才破案的吗?一篇采访报道中,有必要连三十年前的一篇论文发在什么杂志的哪一期上都清清楚楚吗?如此细节安排,意味着有故事,用时髦的词句,就是“作秀”。作秀的目的,可能是要掩盖某种东西。一个从未存在过的理论(所谓“界面微电子转移”),让一个“潜心研究工作”、跟那段湿法炼锌光荣历史毫无瓜葛的女博士像装傻一样地问出来,这秀也太假了点吧?

什么理论,什么攻关,说到底,都不过是由于忌惮国人强大的抄袭模仿能力,李教授和何博士合力演出了一出双簧而已。

 


【未完待续
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引用 愚公疑煽 2012-5-11 13:59
湖南人也很能忽悠。

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