【大创榜young】脱氮先锋——新型Fe-C@S填料自养反硝化技术
优秀创业团队典型案例
北京高校大学生
社会服务赛道
北京石油化工学院 王婧

脱氮先锋——新型Fe-C@S填料自养反硝化技术
水碧清环保科技有限公司是一家专注于污水处理设备的研究、开发、生产以及销售的高科技企业。公司目前由11个部门组成,以在校研究生与本科生为主,是一支拥有技术、管理、经济等多方面专业人才的高素质团队,并且有相关专业老师的指导,以卓越的服务品质、专业安全的技术服务,为不同群体的用户提供更优质的服务。

核心技术
脱氮先锋——新型Fe-C@S填料自养反硝化技术项目主要由两部分组成:
1.铁硫自养反硝化技术
在铁硫自养反硝化工艺中硫自养反硝化过程产生H+,而铁自养反硝化过程能消耗产生的H+,不仅确保出水的pH保持稳定,且无需额外添加pH缓冲剂。同时由于生物自养作用无需额外添加碳源,达到深度脱氮目的同时又可以降低处理成本。但在硫自养反硝化过程中会产生较多SO42-。采用新型核壳结构与铁碳微电解技术结合的方式,利用铁碳微电解技术还原废水中的SO42-,进一步提升脱氮效率。
2.气升式内循环反应器
由于填料中有铁的加入,更容易发生板结,简单的反冲洗有时候并不能将板结填料打散。且因实验中发现垃圾渗滤液中溶解氧较高,易造成板结,达不到预期处理效果。本团队将新型Fe-C@S多孔填料与气升式内循环反应器的高效传质传热性能相结合,可以克服填料常发的压实、堵塞和钝化问题,二次提升了在污水处理方面效果,并在反应器的A/O条件下,解决溶解氧过高问题。

创业历程
近年来,国家对污水厂出水水质的要求不断提高,尤其对出水总氮含量的要求更加严格,大多污水厂都面临着提标改造的任务,对污水脱氮选取的技术方面也有新的需求,而废水中脱氮处理技术普遍存在投资高、运行能耗高等问题。
来自北京石油化工学院的王婧敏锐地发现了这一点,并以此为契机组建了队伍进行相关研究,希望可以研究出二次污染小、去除率高的脱氮技术从而达到国家对污水厂出水水质不断提高的要求。团队通过查阅大量文献和实地调查发现市面上传统脱氮填料因为存在材料易板结、硫酸根产生量大、脱氮效率不高等问题,导致脱氮成本过高以及使用条件苛刻的弊端。王婧通过所学专业知识带领团队从根本原理上进行实验,发现在硫自养反硝化工艺在去除污水中氮元素上有着先天的优势,但由于硫自养反硝化工艺本身并不是特别完善,在使用时会产生SO42-,且其产量会随着污水中的NO3--N的增加而增加,高浓度SO42-排入管道或地表水中,不仅会腐蚀管道和处理设施、破坏土壤使其板结,并且会危害人体健康和破坏生态环境。经过团队成员共同讨论和多次实验,他们决定以单质硫为硫自养反硝化所用硫源,同时以铁自养耗酸作为碱度补充,维持反硝化过程中环境pH稳定,创造良好的自养反硝化环境,而这就是最终产品——新型Fe-C@S多孔填料的雏形。

团队研究的方向已经确定了,但通过对市场中常见的填料进行改进,他们发现仅仅将原料进行一定比例的混合,污水中氮的去除效率并不高。而此时团队中出现了两种不同的声音:“我们的思路一开始就错了,这个思路本来就行不通”与“不,市面上已有的填料太落后了,我们要对填料的构型进行改进,进行革新”。团队并没有就此放弃,他们通过多次实验对照,根据每次实验的数据来寻找问题的关键点,最终证明了一开始的理论思路并没有问题。“既然方向没有错就要坚定地走下去,接下来就是对填料的构型进行改进,让新构型填料去挑战市场中原有的填料,让我们的填料引领市场。”
经过大家的讨论,几种不同的方案被提出来,新的问题又产生了:哪种方案去除效率更高?不同构型对去除率又有什么影响?这些对团队来说都是未知的。且由于市面上没有先例作为参考,这是一个巨大的挑战。所有的数据都是不定因子,他们不知道新构型是否会对去除率有帮助。若去除率没有提升或者提程度并不大,也就意味着“新构型”方向错了,所有人的付出以及前期的所有成果都会因为这一结论而化为泡影。但是,他们团队却在这关键性的岔路口,选择了相信自己一开始的想法,也正是这个选择使得大家的努力获得了成功。通过多次测试不同构型、不同配比的填料对污水中氮的去除效率,在大量实验数据的支撑下,最终新型Fe-C@S多孔填料诞生了。

但在对新型Fe-C@S多孔填料的进一步研究下,原料板结成块的问题并没有通过改善填料得到解决。无论是调整填料配比还是调整烘干时间不断地进行重复实验,都没有起到良好的效果,解决原料易板结的项目陷入停滞。虽然原料板结的问题暂时被搁置了,但通过在填料的配比方面进行着进一步的优化,他们力求在当前构型下做到去除率最高。就在大家都认为无法解决原料易板结问题的时候,气升式内循环反应器的出现给团队的项目带来了转机。将新型Fe-C@S多孔填料与气升式内循环反应器结合后,利用新型填料的高效氧化还原能力,与内循环反应器的高效传质传热性能相结合,一方面解决了材料板结钝化的问题,另一方面大大提高了在污水处理方面的能力。实现生物高效脱氮的同时,他们利用循环反应器对A/O的强化作用及微生物自养作用,克服了新构型填料易板结的弊端。
经过几个月的努力,新型Fe-C@S多孔填料也逐渐成熟了起来,数据逐渐稳定,一切都向着团队最开始憧憬的方向发展着。
团队以满足国家对污水厂出水水质不断提高的要求为目的,参加了各种创新创业类的比赛。并以比赛为契机打磨项目,同时也借助比赛的大平台让相关领域的专家了解他们的项目。取得了“六百光年杯”第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖以及“cleer杯”第一届中国研究生“双碳”创新与创意大赛三等奖的好成绩。团队在一次次的比赛中更加团结,项目也因此更加完善。
目前,项目相关知识产权中内循环铁碳微电解反应器于2015年立项并累计获得过两项发明专利、三项国家级竞赛奖项。新型Fe-C@S多孔填料也正在积极筹备中。

创业感悟
创业是一个具有挑战性和潜力的过程,它需要创业者具备一定的素质和心态。
创业团队需要有坚定的信念和对自己创业项目的热情。这是因为,在创业过程中会遇到各种困难和挫折,只有坚定的信念才能让你在困难面前坚持下去。创业过程中需要不断学习和成长,适应快速变化的市场环境。创业团队应该具备进取心,敢于接受挑战,勇于突破自己的舒适区,并能够从失败中吸取教训。
成功的创业往往需要一个强大的团队。创业团队的领导者需要具备良好的人际关系和沟通能力,懂得吸引、培养和管理优秀的人才,为实现共同的目标而努力。
创业本身就是一个承担风险的过程。创业团队需要具备良好的风险意识和处理能力,能够理性评估和管理风险,减少可能的损失,并在面对挑战时保持乐观和冷静的心态。就像在面对最开始的质疑时,短暂的失望过后是永不气馁地尝试,一切的想法都只是想法,只有不断实践才能得到最终的结论,而在此之前一定要有信心。创业是长期的过程,成功不是一蹴而就的。创业者需要有足够的毅力和耐心,坚持努力并不断调整和改进策略,才能最终取得成功。
市场环境不断变化,创业团队需要时刻保持对市场的敏感性,不断进行创新和改进,以适应市场需求的变化。只有不断提升产品或服务的竞争力,才能在激烈的竞争中脱颖而出。
总的来说,创业是一个充满挑战和机遇的过程。创业团队需要具备坚定的信念、进取心、学习能力、团队合作能力和风险管理能力,同时保持持久的毅力和耐心。只有具备这些素质,才能在创业中迈向成功。


原标题:《【大创榜young】脱氮先锋——新型Fe-C@S填料自养反硝化技术》