《科技创新与品牌》杂志社成果

徐海涛:同蓝天,共碧草

“深入打好污染防治攻坚战,建立健全环境治理体系,推进精准、科学、依法、系统治污,协同推进减污降碳,不断改善空气、水环境质量,有效管控土壤污染风险。”新出炉的《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要(草案)》中,对持续改善环境质量提出如上要求。

从“十三五”期间我国提出“坚决打好污染防治攻坚战”,到“十四五”要求“深入打好污染防治攻坚战”,“坚决”到“深入”,一词之差,信心更坚定,程度更深入,要求也更高。

精准治污、科学治污,早已成为主流方向。不断创新减污降碳技术与设备,用科技的力量守护蓝天碧水,是每一位新时代环保科技工作者面临的重大挑战。

徐海涛,南京杰科丰环保技术装备研究院院长,南京工业大学环境科学与工程学院副院长、教授,就是一位潜心攻关多年,用创新技术与成果守卫蓝天净土的新时代“环保人”。

入行17年,他扎根科研一线,坚持致力于工业烟气脱硫、脱硝成套关键技术和装备的开发及工程应用,助力我国工业烟气治理技术走出了“无—有—优—精”的发展之路。

面对未来,他大胆拓展,成功开发高效率、低能耗、模块化、可移动的有机污染场地热脱附修复技术及成套装备,可有效消除土壤中的污染隐患。

疫情之下,他勇于承担,及时开发“医疗废物处置方舱”并送往抗疫一线,为武汉医疗方舱的医疗垃圾焚烧处理作出贡献。

保蓝天、争净土,推进精准治污、科学治污,徐海涛一直在路上。


战烟气,保蓝天


工业污染一直为人诟病,其中烟气脱硫、脱销技术因长期从国外引进始终受制于人,影响了企业的绿色发展。

自2003年起,徐海涛就在孙克勤教授的带领下进行烟气脱硫、脱硝技术的研究与探索工作。OI2技术研发模式,就产生于他们深耕多年的火电行业烟气脱硫脱硝治理技术研发过程中。

OI2即精准优化(Optimization)、个性化(Individuation)、集成化(Integration)。这一模式的特别之处在于,它是将工程系统论思维和其他行业最新技术引入了环保领域,以全方位、多尺度、系统级的数值模拟为基础,以要点实验和工程实测为校正,进行相关环保技术的研发。

这一模式正符合精准治污的要求。

2004年,我国第一个自主知识产权的烟气脱硫工程——国华太仓2×135MW建成;两年后,我国第一个烟气脱硝工程——国华太仓2×600MW建成。

这两个工程都是填补国内空白的重要成果,它们的落地应用,帮助我国火电行业实现了自主脱硫脱硝技术的“从无到有”。

而这两个工程所应用的OI2-WFGD烟气脱硫、OI2-SCR烟气脱硝成套技术及装备,正是对OI2技术研发模式的切实践行与检验。经国家发改委后评估,确认其各项指标均达到或超过国际先进水平。

在实践中锤炼出的OI2研发模式,伴随工程应用的增多不断完善。它成功完成了火电行业烟气脱硫脱硝过程工艺、关键设备、系统集成及优化、工程设计及项目实施四大关键技术的开发和研发、设计、工程管理三大平台的构筑,打破了国内无大型试验装置、缺乏工程积累的障碍,突破了“设计-小试-中试-工程应用”的传统模式及相似理论等限制,实现了技术和装备与计算机仿真模拟的高度一致,装置一次投运合格率100%,解决了大型过程工艺开发大型化难、周期长、成熟慢、一次设计达标精度低等世界性难题。

经过努力,徐海涛带领团队还将火电行业烟气脱硫脱硝技术,成功拓展应用到了供热锅炉烟气治理中。

2009年3月,我国第一个城市集中供热烟气脱硝工程在北京顺义城北供热中心建成。经过几年平稳运行,烟气脱硝指标达到了北京市锅炉污染物排放标准,脱硝效率达到75%以上。2012年2月项目通过了环境保护技术成果鉴定,总体达到国内领先水平。

此后,徐海涛又成功将技术应用于垃圾焚烧、钢铁烧结、危废处置等非电行业领域,实现了工业烟气治理技术的“从有到优”。

近年来,徐海涛又带领团队研发出了工业烟气脱硫副产、焦亚硫酸钠工艺,为硫的资源化利用提供了技术基础。

这一工艺通过气体洗涤、高效滤袋除尘、改性陶瓷管过滤等工艺创新,可对不同来源烟气进行深度高效预处理,并可针对不同产品生产进行灵活切换,形成了撬装模块化工艺装备和智能响应控制系统集成。基于工艺创新与装备集成,他领导建成了东海、凤宝、德龙、莱钢等合计10万吨/年副产焦亚硫酸钠装置,开发了工业烟气SO2碳热还原制硫磺、脱硫石膏硫热分解制SO2工艺包,为工业烟气中硫的高值化利用探索了新途径。

截至目前,系列技术成果已成功推广至苏源环保(现中建中环)、中钢天澄、泛亚环保、卫东科技、西山环保等70余家工程公司,应用于大唐、协鑫、国信等企业600多台锅炉的烟气脱硫、脱硝工程中,取得了显著的经济和社会效益,大幅提升了我国烟气脱硫脱硝的整体技术水平,帮助其逐步实现“从优到精”的跨越。


治“死土”,护碧草


工业废水、废气及固体废弃物的排放,很容易造成周边土壤的有机污染,其发生隐秘,危害深远,往往等到土壤变为“死土”危害到了植物或人体健康才被发觉。

在污染防治攻坚战中,土壤污染的防治与修复是重要一环。近年,长期关注工业污染的徐海涛,将自己的研究视线拓展到了土壤修复领域,他希望将“死土”救“活”。

为此,他带领团队搞出了一个能“吃土”的“大房子”,可“吃”掉受污染土壤,分解干净后再“吐”出来。

2020年6月22日到26日,这个“大房子”出现在了南京创新周“云游南京湾”系列中,反响热烈。南京和沿长江流域,存在不少因重化工导致有机污染严重、亟需高效修复的场地,这个“大房子”正是为此而研发。

徐海涛介绍,这个房子的内核其实是团队成功开发的有机污染场地热脱附修复技术及成套装备,具备高效率、低能耗、模块化、可移动的特点。

所谓热脱附,就是通过热量交换的方式,使污染土壤中的有机污染物等受热挥发而分离出去,并对挥发出的污染物进行有效收集并处理。这是该设备的核心技术。“使有机物挥发分解出来不难,难的是怎么样用最低的温度、最短的停留时间、最低的成本使其分解出来。同时,还要保证挥发及冷凝产生的水、气的二次污染得到有效控制。”徐海涛解释。

自2011年从国外引进学习开始,经过多年反复潜心研究,到现在,相关核心设备已升级到第三代,与第一代相比,不仅处理污染土壤量翻了一番,能耗还降了20%。

目前已经完成南京小南化部分地块安全再利用保障工程项目有机污染场地修复,工程进展顺利,已累计修复有机污染土壤近1万吨,有效消除了所处地区的污染隐患。


攻医废,盼平安


在国家危险废物名录中,医疗废物排在第一位。作为一种特殊垃圾,医疗废物因可能具有感染性、病毒性或其他潜在危害,须特殊处置。平时就已小心对待的医废处置工作,在重大疫情发生时,更应谨慎再谨慎。

2020年新冠疫情暴发初期,徐海涛团队就接到了一个特殊的命令——紧急改造用于武汉医疗废物处置的方舱。

当时武汉疫情仍不明朗,伴随抢救工作的昼夜开展,十家定点医院、十多家方舱医院里,带有强感染性、容易引发二次污染的医疗废物也在不断产生。如何及时、安全、有效处置这些增长极快的“带毒”医疗废物,是一个难题。

徐海涛深知这项工作的重要性,在时间紧任务急的情况下,顶着压力一口应下,誓要背水一战,为最美逆行者提供有力保障。

徐海涛团队并非一时冲动,此前他曾主持“高原高寒地区灾害现场安置装备关键技术与装备研究及应用示范”项目攻关,也曾参加2003年“非典”医疗废物应急处置,积累了不少经验和成果。经验和技术积累是他的利剑,团队协作是他的铠甲,八天奋战夜以继日,他们在这场“疫情大考”中交出了出色的答卷。

研究中,他们结合船用焚烧炉相关技术,大年三十接到任务,初八便研发改造好了产品。6套医疗废物处置方舱被运往武汉,分别“坚守”在火神山医院、江夏区、黄陂区和新洲区医疗废物处置点,共处置医疗废物50余吨,为前线医务工作提供了坚实的保障。

由于出行审批手续等原因,徐海涛未能同行,但他还是通过视频会议等远程方式,实时参与设施建设和运行,为相关设施的高效运行提供了技术支持。

工作后期,他又把前期研发、设计和现场运行的一系列成果,写成了《新冠肺炎疫情医疗废物应急焚烧处置70问》,由中国环境集团出版,有力指导了各地区新冠疫情防控工作。

“这次任务用最直接的方式检验了团队长期积累的技术能力。平战结合,宁可备而不用,不可用而不备,对重大疫情应对如此,对技术研发迭代创新亦是如此。”徐海涛总结经验。

现在,徐海涛带领着团队又开始了新的研究。他们在努力扩大相关装置的废物处理范围,期望用于固定场景,“虽然不会带来较大的经济效益,但对社会将有着重要的推动意义”。

探转化,辟新路


长久以来,由于技术创新缺乏与产业需求之间的“呼应”和“互动”,我国高校的不少科研成果自诞生之日起就被束之高阁。

徐海涛认为科技成果转化不顺,本质上是因为创新和转化各个环节衔接不够紧密,导致科技研发对经济和社会的支撑作用没有得到充分发挥。

为此,他开始积极探索中间平台建设,于2018年联合南京工业大学、江宁开发区管委会和社会资本方共同创建了南京杰科丰环保技术装备研究院,并出任院长。

研究院主推OI2微创新生态模式。不同于技术研发模式,这里的OI2指的是开放(Open)、创新(Innovation)、激励(Incentive)。即通过开放的思维,创新的手段,金融的激励,将“政产学研金介用”等各种要素集成于组织内部,降低交易成本,并实现创新链条的全覆盖。

徐海涛介绍,与常规微创新生态模式不同的是,OI2微创新生态模式的打造是基于研发能力的,是技术能力的商业化开发。其中研发能力是核心能力,围绕研发能力扩展投资、孵化等其他能力,最终形成微创新生态的科技成果转化和企业孵化育成模式,才是疏通从科研到市场“任督二脉”的关键一招。

作为一家高校背景的新型研发机构,徐海涛深知研究院的优势在科研能力,这也是研究院寻求差异化发展的最好突破口。

为此,研究院打造了一支在业内较有影响力的专家团队,建成了大气污染控制、土壤及地下水修复、环境功能材料、环境监测及大数据四个研究所,为研究院提供持续不断的创新动力。

2018年,研究院还与加拿大、韩国相关技术转移机构建立了战略合作,同时已着手在加拿大、瑞典打造海外创新中心。

截止目前,研究院已取得一系列阶段性成果——申请专利83件,形成了“一个产业、两个维度、三分之一法则、四个一促进五个化”的成果孵化育成模式,成立2年多来累计孵化企业30多家,其中有3家企业入选创业南京高层次人才项目,5家企业入选省高新技术企业培育库,1家企业通过国家高新技术企业认定。

他们希望能够通过自己的努力,为我国的科技成果转化探索出一条行之有效的新路径。

从业17年,徐海涛有欣慰有警醒。欣慰的是看到了优良天数和PM2.5浓度的“一升一降”,看到了我国空气质量的持续改善。而让他时刻警醒的是防污治污仍然是一场持久战,仍然需要科技工作者们不断创新思想与技术支撑污染防治工作。

徐海涛表示,他将秉持初心,继续研发经济效益和生态效益兼备的创新技术,以更主动的姿态、更自觉的精神、更大胆的突破服务于新时期精准治污、科学治污的战略要求,为我国污染防治攻坚战的最终胜利贡献力量!