从材料学介入环境治理 农村污水治理有了新路径

　　第一次全国污染源普查结果显示，农业源污染物化学需氧量的排放量占排放总量的43.7％，其中总氮、总磷分别占排放总量的57.2％和67.4％。农业源基本上占到全国污染的50％以上，而目前我国绝大部分农村地区还没有任何污水收集设施。

　　农村污染特别是水污染治理迫在眉睫。但是，由于我国农村人口分布广而且分散，城市的大规模管网建设、集中处理并不适合农村地区；同时，农民经济承受能力较差、技术管理水平较低，因此，操作难度大、投资和运行成本高的污水处理技术也难以推广。最近，“智能分散式生活污水处理装置”在江苏省常州市农村地区试点取得成功并通过地方技术鉴定，可望为农村污水治理提供新的技术和思路。

　　几排整齐的小楼房附近，一圈白色的矮栅栏围着一座蓝色的小房子，小房子背面紧挨着一个1米多高的水泥池，汩汩的清水从水泥池底部的水管流出，注入水塘。

　　这是记者最近在江苏省常州市新北区罗溪镇鸦鹊村看到的生活污水处理试点项目，这个项目采用了常州浩瀚新材料科技有限公司(以下简称浩瀚科技)研发的“智能分散式生活污水处理装置”，将高效生物膜反应(生物原电池)技术与高能粒子直接氧化技术相结合，利用高能粒子束轰击水溶液产生大量的强氧化性物质对水体中的有机污染物进行预氧化，对水体中的细菌、病毒进行杀灭。

　　项目工程于2010年4月开工，2010年7月30日竣工，日前由常州市环保局主持召开了“智能分散式生活污水处理装置”技术鉴定会。技术鉴定专家组组长、中国工程院院士蔡道基认为，“智能分散式生活污水处理装置”从材料学切入，利用高分子材料合成技术对生物载体进行改性，获得巨大比表面积，设备体积小、处理时间短，处理能力高、成本低廉，在环境治理领域是个全新的发展方向。

　　从材料科学入手，创新工艺打破传统路线

　　“智能分散式生活污水处理装置”技术与传统的生化法处理工艺有何不同？专家介绍说，“智能分散式生活污水处理装置”是基于农村基层实际情况而研究开发的技术装置，具有智能化管理、运行成本低、免维护等特点，从工艺路线上看，完全不同于传统污水处理技术。

　　技术研发总体设计师、常州大学客座教授张毅向记者介绍说，这一创新技术包括三级处理系统和沉淀物处置系统。

　　一级预氧化系统内安装了高能粒子直接氧化反应器。在反应器内，利用高能粒子束轰击水溶液，使水分子发生电离。水体中的氯离子在电离作用下生成了次氯酸，这些氧化反应能力极强的物质对水体中的污染物进行无选择的强氧化反应和强氧化还原反应，使脂肪蛋白质等长链分子结构物质得以断链，为生物降解提供良好的条件。

　　二级高效生物膜反应系统是装置的核心部分。反应器内装填的生物载体比表面积是传统的生物接触氧化载体比表面积的几十倍甚至更高，因此，在巨大比表面积上“着床”的微生物个数也相应提高，使生物量和水体接触面积增加，提高了生物降解处理能力，缩短了处理时间，使处理效果大大增强。微生物着床的载体上还螯合了铁离子，形成了“生物原电池”。即微生物在厌氧状态下产生了氢气和甲酸，对原电池提供燃料，形成铁内电解原理，对污染物进行微电解氧化，达到辅助生物氧化降解、水质净化与污泥处理的目的。

　　三级深度杀菌系统利用高能粒子直接氧化反应器对水体中的病毒、细菌、病原体进行强氧化断裂分子链，并得到分解，从而杜绝传染性病毒、病原体随水体流动而扩散传播。

　　生物膜反应器内所培养生长的聚磷菌可以使水体中的磷颗粒得以团聚，并随剥落的老化微生物沉积在反应器的污泥收集斗。磷在羟基化作用下和水体中的钙、镁、铁、铝等物质络合生成磷酸盐类物质，最终可做磷肥，用于植物施肥。

　　张毅介绍说，“智能化分散式生活污水处理装置”从材料学切入，以比表面积较大的中孔纤维为载体，表面聚合二氧化钛纳米层和铁搀杂稀土合金材料，获得巨大比表面积，为微生物的着床提供足够空间，缩短水停留时间，使系统设备体积变得更小，处理能力成倍提高。原位电池的接枝使水体中的长链分子得以断链，为生物处理提供条件，保证出水水质的稳定。

　　鉴定专家组成员、国家海洋局东海分局科学技术委员会委员仵彦卿教授认为，这一装置从材料学介入环境治理，以不同的视线、全新的理念打破常规技术路线，为水环境治理开辟了新的研究方向和示范作用。