中國水網最近有幸在科研學術氣氛濃郁的中國科學院生態環境研究中心內，走訪了欒兆坤博士，就其科研成果的研發、轉化、推廣以及中國水污染等一系列問題進行了交談，隨著談話的深入，我們對他的課題組科研成果的了解也越來越多……　　“申請國家課題－拿到經費－開展科研－發表論文－申報專利－最后驗收報獎，這似乎是目前中國高校和科研院所研究人員的一個普遍現象，而課題最終研究到底取得了那些實質性的科研成果，就不得而知了，至于科研成果產業化，真正應用于社會，似乎更少。”在環境領域，近年國家每年都撥出數目不菲的科研經費，用于環境污染專項治理、流域污染控制，示范工程范例不少，但實際收效甚微，真正能夠得到應用推廣的國家科研成果就更少。正是在這樣的一種科研氛圍內，走科研成果產業化似乎是一條不尋常之路，而欒兆坤博士二十多年來，卻選擇了這樣一條路。在這條路上，也注定有很多不平坦。無機高分子絮凝劑—實現規模產業化　　在水處理技術領域，絮凝占有重要地位。 凡是以地表源水作為城鎮或工業給水，以及工業廢水、城市污水處理，水回用和油田地下水回注，等等，都將絮凝作為眾多處理工藝流程中不可缺少的前置關鍵單元工藝環節。絮凝效果的好壞，直接決定著后續處理流程的運行狀況，最終出水質量和成本費用。絮凝效果的關鍵在于高效絮凝劑。　　在各類絮凝劑產品中，無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁（簡稱PAC）是當今水處理工程技術領域中生產量最大、應用最廣泛的絮凝劑。目前，世界PAC年總產量約為150萬噸(固、液總和)。我國年產量約為40多萬噸(以固體計)，約占世界總產量的1/3。隨著我國工業和城市化進程的快速發展，水回用需求和水污染治理力度的加大，預計“十－五”期間，我國PAC年需求量將達到60~80萬噸。高品質的PAC絮凝劑在國內外飲用水和水回用處理、以及造紙、煉油等行業都擁有廣闊的市場發展前景，尤其近年國際需求量劇增。2000年以前，我國出口量不足3千噸，2006年，出口量已激增到4～5萬噸。　　我國PAC絮凝劑始于70年代，現有生產廠約150家，主要集中河南鞏義、山東淄博、江蘇宜興等地，以中小鄉鎮或民營企業為主。企業數量多而產量低，大多企業年產量在幾百噸到2-3千噸，達到萬噸級以上的企業很少。技術基本都是采用低投入、高能耗、高污染的鋁土礦的酸溶堿調、滾筒干燥二步法的粗放型作坊式生產方式，生產工藝落后、設備簡陋。生產原料基本都是采用鋁土礦、甚至鋁灰等粗制廉價礦物原料，以及各種副產鹽酸，甚至有毒有害廢酸，液體產品基本都不過濾而直接滾落后筒干燥成固體產品。產品單一、品質龐雜且效能低下，重金屬及雜質含量高是目前我國聚合鋁絮凝劑產品普遍突出的問題。這些粗制品用于污廢水處理還可以，但用于城市飲用水凈化處理，具有潛在性安全危害。　　為了改變我國PAC絮凝劑生產現狀，欒兆坤及其課題組在絮凝劑現代化技術的研發和推廣上耗費了大量的精力。他們始終以高效絮凝劑現代產業技術的研發為核心，以完善與發展絮凝科學與技術的學科體系為目標，堅持基礎理論與應用實踐并重的科研思想，歷經十多年的潛心研究，在絮凝理論、技術及其產業化方面取得重要的創新成果，處于國際領先水平。而今，PAC現代化產業技術的研發成果已經實現了規模產業化推廣，在國內已建成３個年產萬噸以上的粉末固體PAC現代化產業基地，如2001年在廣西南寧化工集團建成年產5000噸的PAC生產線，如今已發展到年產3萬噸PAC粉末固體噴霧干燥生產線；在天津大港(天津天水凈水材料有限公司)建成了年產10萬噸的全自動液體生產線和１萬噸的PAC固體噴霧干燥生產線，目前正在進行二期3萬噸噴霧干燥生產線建設。目前這些基地的年產量都已超過目前世界最大規模的PAC生產廠(日本，2.5萬噸)。尤其在山西長治，目前正進行一期3萬噸PAC粉末固體生產線建設，規劃2008年建成并達到年產10萬噸的世界超大規模PAC產業基地。　　市場是檢驗企業發展和產品的最好方式。目前天津、南寧PAC廠生產的產品一直處于供不應求狀況，產品大部分出口。出口的高純PAC價格在3000元／噸左右，國內銷售的普通PAC價格在1800-2000元／噸，盡管采用噴霧干燥的PAC產品比滾筒的價格略高，但由于質量指標優于國標、且雜質少、凈水效果好，其綜合性價比并不高，產品在國內外市場中極富競爭力。　　未來，欒兆坤博士計劃在全國按區域創建5~6個年產量在3~5萬噸的現代化絮凝劑產業基地，實現規模化現代化生產。他在交談中告訴我們：“我并不為賺很多的錢，這幾年我也沒賺多少錢。我只是想在養活課題組科研的同時，把高效絮凝劑現代化產業技術推向全國，形成現代化、規模化環保產業，為全面提升我國絮凝劑產業的科技含量，提高我國水質安全凈化處理效能做點貢獻。”　　欒兆坤博士還提出“高效絮凝劑必須適配高效絮凝反應器，才能獲得高效處理效果”。為此，他的課題組近年來研制開發了新型高效旋流迴流絮凝器(又稱之高密度絮凝澄清池)，通過強制渦旋、迴流混凝等新技術，強化了吸附絮凝反應過程，有效縮短了反應停留時間（水力停留時間20～40分鐘），降低了投藥量(可減少絮凝劑投加量30％)，增強除污效能，尤其提高了對微污染物的去除效率，并改善了出水水質(出水濁度可達到1NTU以下)。

低溫疏水膜蒸餾濃縮技術—邁向產業化　　當前，高濃度、難降解、高鹽度等廢水污染與治理已成為制約我國社會經濟發展中的水污染重大而突出的瓶頸問題。長期以來，我國環保領域一直關注高濃度難降解有機、重金屬污染廢水的污染危害和排放限制，而忽略了高鹽度廢水污染，至今沒有相關限制排放標準。尤其近年來，隨著我國化工、冶金等工業的快速發展，以及城市污水、工業廢水大量采用反滲透膜技術回用，工業循環水等排放的高鹽度廢水所帶來的環境污染和危害問題也越來越嚴重，直接導致江河水質礦化度顯著提高。僅以黃河水質為例，在其青海發源地檢測水質電導率只有200μs/cm ，到了黃河中游的包頭，電導率上升到800~1000μs/cm，而到了黃河下游的濟南、東營，電導率則高達1500~1000μs/cm。這種高鹽度、高礦化度水質，不僅嚴重腐蝕、損害工業設備，加大工業制水成本，而且還導致土壤板結、植物枯萎，加速鹽堿化，沙漠化進程，給生態環境帶來嚴重的負面影響。因此，必須呼吁國家環保部門應盡早制訂高鹽度廢水排放標準，限制高鹽度廢水排放，減少環境污染。　　目前，水質除鹽技術主要有傳統離子交換、電滲析以及反滲透膜、多級閃蒸技術等。傳統離子交換操作、運行復雜且僅適用低鹽度處理(<500)，電滲析只能部分除鹽且電耗高，閃蒸耗能大，費用高。近年來，隨著膜技術的快速發展，反滲透膜技術已逐漸取代離子交換和電滲析除鹽技術，并成為給水安全凈化和廢水回用處理領域中的首選技術。但目前反滲透技術的理論產水率僅為75％，而實際產水率不足70%，約30％多的濃鹽水因無法得到經濟有效回用處理而都直接排放到天然水環境中，這不僅加重了當前水環境高鹽度的污染、而且還浪費大量寶貴的水資源。因此，如何經濟有效地進行高鹽度水質除鹽處理，已成為當前困擾并制約水回用的關鍵和瓶頸問題。　　新型低溫膜蒸餾濃縮技術實際是一種采用疏水性微孔膜，以膜兩側蒸汽壓力差為驅動力的新型膜分離過程，其優點在于：1)常壓下進行，設備簡單，運行穩定、操作方便；2)僅有水水蒸汽能透過膜孔，出水水質高于反滲透膜水質；3）理論上可處理極高濃度的無機鹽水溶液，理論產水率可達到100％，遠高于反滲透的75％；4）所需熱源費用與反滲透所需電源費用大致相當。 在美國“21 世紀化學科學挑戰委員會”編寫的“超越分子前沿—化學與化學過程面臨的挑戰”中將膜蒸餾濃縮技術列為21世紀重點關注并發展的新型分離技術。近年來，發達國家、法、日、美、瑞典、以色列、韓等國家都在積極地研制開發新型疏水膜及其蒸餾濃縮技術。　　欒兆坤博士領導的課題組，近年來在國內率先開展了新型低溫中空疏水膜制備與蒸餾濃縮技術應用的研發工作。目前從拉膜制備到生產應用，已進行了大量的試驗研究。已成功拉制了不同規格、透水量大、抗污染、耐拉伸的新型中空纖維疏水微孔膜并成功應用于高純納米Al₁₃絮凝劑的分離純化制備過程，以及工業循環水、反滲透膜濃鹽水、化工高鹽水的回用處理試驗過程。通過熱側和冷側循環，可將反滲透或工業循環水產生的濃鹽水進一步濃縮10倍以上，并得到90％以上超純水，即大幅度地水資源有效利用率，又實現了高鹽水的近“零”排放。　　一項新型環保技術的研發過程，必須充分考慮其技術經濟性。目前低溫膜蒸餾濃縮技術用于反滲透膜濾、工業循環水，以及苦咸水、工業高鹽水的濃縮脫鹽回用處理，技術是可行的，但耗能較高，其技術經濟性略高反滲透。如用于具有生產余熱等工業行業，如電力、化工行業的濃鹽水回用處理，以及利用地熱、太陽能作為廉價熱源、更顯示出優越的技術經濟性能。如將膜蒸餾濃縮技術用于家用純水機制備純水，可改變并解決目前由反滲透公司先制備桶裝純水再送水到純水機飲用過程污染問題，實現了直接分散制備家用純水，被稱之為第三代家用純水制備技術。因此，低溫膜蒸餾濃縮技術在高鹽水回用處理和大幅度提高水資源利用率方面展現了廣闊的產業化發展前景。目前該技術的工業循環濃鹽水化和利用太陽能作為熱源的工業化中試試驗正在欒兆坤博士領導的課題組內緊鑼密鼓的進行中，邁上產業化的日子指日可待。赤泥綜合利用－推向社會化　　2004年，中國氧化鋁(Al₂O₃)產量只有660萬噸，但2006年則達到1000萬噸以上。在氧化鋁生產過程中，每生產1 噸Al₂O₃會產生0.5~1.2噸的礦渣，這些礦渣因富含氧化鐵(20~50％)呈紅褐色，被稱之為赤泥。目前，我國大量赤泥廢棄物主要采取濕法露天堆放環境中，尤其近年隨著我國各地氧化鋁產業高速發展，鋁業赤泥年堆積量已成為世界之最，達到1000萬噸/年以上。這不僅占用大量土地資源，而且強堿性、高鹽度的赤泥堆積滲漏，對生態環境、如土壤、水體和和地下水造成嚴重污染。同時，赤泥中含有大量有價金屬氧化物，如鈦(10~20%)、鐵(20~40%)、鋁(8~15%)、硅(10~20%)、鈣鎂(20~40%)，以及鈧、鈰等稀有稀土元素，不僅具有較高回收價值，而且這些金屬氧化物基本都是環境技術領域中制備絮凝劑、吸附劑、催化氧化劑的基本原材料，但至今沒有得到有效利用，造成資源的二次浪費。為此，欒兆坤博士領導的課題組近年對赤泥綜合利用進行了大量而深入的研究，主要集中在以下幾方面：　　1、赤泥中含有約0.025%的鈧和20％的鈦，鈧、鈦是稀有金屬和貴金屬，如何經濟有效富集提取鈧、鈦，是赤泥綜合利用中最具有經濟價值的關鍵。在富集提取鈦、鈧前，采用酸浸技術提取出的鐵、鋁制備聚合鐵鋁復鹽絮凝劑，已取得初步的成效。　　2、充分利用赤泥中各種金屬氧化物，通過改性活化處理，制備粒狀、粉狀的環境友好吸附材料，用于天然水體、地下水的重金屬離子、有機污染物去除、對水體砷、鉛、鎘、鉻等的微量有毒重金屬離子吸附去除，去除率高達99％以上，尤其對酸性礦水中和處理，對其重金屬離子的去除率高達99.9%，具有顯著的社會環境和經濟效益。　　3、利用赤泥中的高含量氧化鐵組分，制備β-羥基鐵高效除磷吸附劑，可將水中0.5mg/L的磷吸附去除并達到0.02mg/L以下，而其成本價格僅為國外同類產品的20％ 將其改性活化的赤泥按一定比例摻混土壤或播撒湖泊水體中，可有效除磷控磷，試驗結果表明，去除率達到90％以上，如將赤泥播撒含2mg/L磷的水體中，24小時后測定磷已降低到0.1mg/l以下，并在水界面形成較堅實的氧化鐵鈣沉淀層，既可有效吸附水體中的磷有能有效阻斷沉積物中易溶態磷的釋放。　　4、將改性赤泥與雞、鴨、豬等畜禽糞便中、即可作為土壤改良劑，可有效控制畜禽糞便中易溶態磷的釋放，控磷效能達到80％以上。因此，將改性中性赤泥摻混到農村畜禽廢水和糞便中，即可有效農村面源污染，又可作為土壤改良劑和硅鈣肥料。不僅可用于北方鹽堿地的改造，更適用于南方弱酸富鐵土壤改良。　　當然，這一切目前尚處于試驗研發階段中，雖已取得成效，但還沒有進行大規模、大范圍的工程試驗，進行實地效果檢驗。欒兆坤博士講，計劃今年在天津等地開展示范性工程試驗，但要真正應用到社會環境中，還需要很長的一段時間，并需要綜合考慮社會和經濟效益。中國水環境污染形勢嚴峻　治理應因地制宜　　談及中國水環境時，欒兆坤博士有感而發，他認為“當前中國水環境污染形勢十分嚴峻，尤其是流域污染嚴重且很難控制，農村鄉鎮的點、面源污染更難控制，更難治理”。“流域污染、農村面源污染的治理，不僅在于科研和技術，更重要的是環保執法力度和管理教育”，“執法嚴格、管理好了，很多污染問題都會迎刃而解”。　　對于流域污染治理問題，除了嚴控沿江污染點源排放外，更重要的是如何有效控制沿江支流污染問題。支流污染問題不僅涉及村鎮企業排污，而且更多涉及村鎮生活污水、養殖廢水、面源污染等等。因此，支流污染控制是流域污染治理的真正瓶頸問題，中國目前不可能做到村鎮都建污水廠，其分散型的農村生活、農耕、養殖方式，也決定了短時間內農村環境污染問題很難得到根治。為此，他提出了控制支流污染的一級強化絮凝處理應急工藝，只有這樣，才可能實現國家“十一五”期間提出的重點流域削減污染10％ 的目標。正如他在“深圳觀瀾河污水強化絮凝處理工程”，采用其研發的聚合氯化鐵絮凝劑進行強化絮凝處理，污染河水的COD從120~150mg/L降低到60mg/l以下，磷從2~3mg/l降低到1mg/l以下，SS則降低到20mg/L以下，使原烏黑發臭的支流河水變得清澈無味，而運行成本僅在0.15元/噸左右。　　談到農村飲用水問題，欒兆坤博士認為，目前，中國農村飲用水突出問題在于，以淺水層地下水和地表水系的化肥、農藥與細菌、大腸菌為主的較普遍的微污染源水，和以地域特征的氟、砷、鐵錳超標的地下劣質源水。對于農村微污染地下源水的處理，最安全最簡便的就是采用砂濾/超濾過濾技術系統，即2004年，他們與海口市美蘭區政府共同創建的“農村低壓無塔安全供水技術系統”，采用低壓無塔變頻供水、砂濾罐/超濾膜過濾截污技術。這套技術系統已在美蘭區農村得到全面推廣，實踐證明，這種技術系統簡便安全、經濟實用，深得農民的擁護。而對于劣質水處理，欒兆坤博士認為，最簡單安全、經濟實用的就是采用吸附混凝/納濾技術系統，目前這套技術系統作為欒兆坤主持承擔的國家“十一五”“農村劣質水處理技術與設備研究”課題，正在進行中。　　談及農村改水模式，欒兆坤博士認為“目前農村改水，主要采取國家、地方政府投資、打深井、建高塔、鋪干管，多村集中供水模式。這種模式投資規模大，運行費用高，而且建成后在運行上由于農村根深蒂固的村與村之間的問題，管理難，很多時候水費難以收繳，不能確保安全穩定供水。這種模式不適合目前中國農村狀況。目前，較適用的就是以自然村為單元的分散型集中供水模式，如上述在海南美蘭區實施的“農村低壓無塔安全供水技術系統” ，由區、鎮、村三級政府和農民分攤處理設備、管網建設投資費用，村組織農民施工，村管理的方式，可節省投資30％以上，國家、地方政府節省投資50％，建成后易管理運行，而且綜合運行成本只有0.4元。該模式已作為海南省農村改水示范項目，在海南得到進一步推廣。　　看透了中國科研界的急功近利的浮躁，經歷了科研產業化探索階段的艱苦與辛酸，欒兆坤博士并未甘心歸隱于學術界沽名釣譽，也沒因為產業化之初的被欺騙利用以及徒勞無功而放棄產業化之路，他從一個普通科研工作者正逐步成為一個科研實干家。
　　PAC現代產業的中國戰略發展，新型疏水膜前沿產業技術的研制成功，赤泥綜合利用的社會化，更讓我們使我們真正認識到了一個科研工作者特有的敏銳，結合企業家的戰略思維，一個具有戰略眼光及冒險創業精神的實干科研工作者的形象深深吸引著我們。 　　采訪完后，欒兆坤博士給我們的印象是一個直爽、敢說敢做、極富有個性，說話或做事都獨辟蹊徑的人。他的個性，或許正來自于他對產業化之路十多年的持之努力，或許正如他所說，真正推動中國環境科學技術發展的不僅是科研院校，更多更重要的是企業。我們也希望中國能有更多的真正實用的環境科研成果轉化為生產力，為我國環境改善添磚加瓦。編后語：采訪中，讓我印象深刻的是欒兆坤博士談到中國目前社會環境最需要的是四個字，即“誠信、忠義”，他講到，“正如電視劇“喬家大院”中所秉承的“信、義、利”三字，將“信、義”始終在第一、二位，“利”則最后。在現實社會，人們追逐利益無可厚非，但如將“利”放在第一位，為了利，而不顧社會、朋友、師生，甚至兄弟、父子間的信、義和親情。人們在追逐利益的同時，應時刻將信、義放在前面，中國社會和人際關系會更“和諧”，環境秩序會更好”。附：欒兆坤博士簡介　　1978年清華大學化學工程系畢業； 1978－至今在中國科學院生態環境研究中心學習并從事科研工作，師從湯鴻霄院士；1990-1991年在西德卡爾斯魯赫大學環境工程研究所作訪問學者；1995年在澳大利亞南威爾士大學環境工程系作訪問學者；1996年在美國Penn State 大學土木環境工程系和Stevens工程學院環境工程系作訪問學者，現任環境水質學國家重點實驗室副主任，課題組長，研究員，博士生導師，享受國務院政府特殊津貼。　　長期從事水質界面污染化學，吸附、絮凝理論，以及水處理化學藥劑與工藝技術的應用基礎理論研究，同時在應用基礎理論指導下，進行高性能吸附材料、新型高效無機高分子絮凝劑及其多功能復合水處理藥劑產業化技術，高效吸附、絮凝、過濾反應器，以及給廢水處理與回用新技術的研發，設計與應用推廣。先后承擔并主持“六五”至“十五”國家重點科技攻關、國家“863”、國家自然科學重點基金、面上基金，中科院及省部委、地方和企業等科研課題50余項。獲國家科技成果、中科院科技進步獎及省級科研成果獎17項。國內外核心刊物發表研究論文180余篇（其中，SCI收錄論文50余篇），申請、公開發明專利42項，授權12項并實施多項。　　近年主持并完成國家“十五“科技攻關專題”氧化型無機高分子絮凝劑研制與產業技術”；國家“863”課題“新型納米無機高分子絮凝劑制備技術”；國家“863”專題“高效微渦旋絮凝反應器研制與示范”；“城市污水強化除磷處理技術及示范技術”；“旋流微絮凝直接過濾同步脫氮除磷的示范試驗研究”，國家自然科學基金以及地方、企業合作研發等科研項目十余項。技術成果轉讓15項，開創海南3萬噸液體高純聚合鋁全自控生產線，創建廣西南寧、天津大港、河南鞏義、山西長治等區域性年產萬噸高效絮凝劑現代化產業基地。獲得2003年度國家環保科技二等獎和國家科技進步二等獎；2004年度北京市科學技術二等獎和國家科技進步二等獎。此外，承接并完成”海南美蘭區10萬人口的分散性農村低壓安全供水技術系統”；“深圳觀瀾河30萬噸納污河水強化絮凝處理工程”；“齊魯石化污染地下水回用工程”，“石化污水回用處理工程”等水處理回用工程項目。

　　目前主持在研科研項目有：“十一五“國家科技支撐計劃課題“小城鎮水處理藥劑、材料與設備的研發”，“十一五“國家科技支撐計劃專題“農村劣質地下水處理技術研究與設備研制”；國家自然科學基金二項。“赤泥綜合利用－除砷除磷吸附劑的研制”；“新型中空疏水膜的研制及低溫膜蒸餾濃縮技術的應用”等企業合作研發項目和“浙江臺州城市水環境綜合整治規劃”等地方委托項目。
（中國水網　謝曉慧　沈劼）

編輯：謝曉慧