世界首例发酵法生物制氢生产线在哈尔滨启动

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作者:科学时报 来源:科学时报 2010-8-12 15:06:09
由哈尔滨工业大学任南琪教授承担的国家“863”计划“有机废水发酵法生物制氢技术生产性示范工程”,日前在哈尔滨国际科技城——日产1200立方米氢气生产示范基地一次启动成功。

早在1990年,任南琪教授就带领科研小组开展了有机废水发酵法生物制氢技术的研究,并在国际上率先开发出利用生物絮凝体以废水为原料的发酵法生物制氢技术,中试成果曾被评为“2000年中国十大科技进展新闻”。历经15年的不懈努力,终于将这一技术升级至工业化应用规模,并开发出成套设备,实现了实验室研究成果向现实生产力的转化。

任南琪,1959年3月生人,1978年2月至1984年11月就读于哈尔滨建筑大学市政与环境工程系,获学士及硕士学位,其后又获本校博士学位。从事废水处理工程和生物研究技术,开创了具有我国自主知识产权的厌氧流行性污泥工艺发酵法生物制氢技术,并在世界上首次完成生物制氢中试研究。历任哈建大助教、讲师、教授、院长及校长助理。享受国务院政府特殊津贴,荣获黑龙江省杰出青年科学基金及国家杰出青年科学基金,2001年被教育部批准为“长江学者奖励计划”特聘教授,国家“百千万跨世纪人才工程”“跨世纪优秀人才培养计划”人选,主持的项目获国家科技进步二等奖。

提起现为哈尔滨工业大学环境工程学科博士生导师的任南琪教授,同行们的评价是他注重应用基础理论研究与科技开发和产业化的结合,选题具有超前意识和创新精神。的确,作为“长江学者奖励计划”特聘教授、校长助理与市政工程学院院长,任南琪教授在管理与科研方面都有着骄人的成绩。

1978年,任南琪以优异成绩考入了哈尔滨建筑大学市政与环境工程系。文革之后,百废待兴,任南琪十分珍惜这来之不易的学习机会,把全部精力都投入到学习之中。在本科毕业准备论文的期间,任南琪逐渐对“不同温度下活性污泥中DNA含量研究”这个课题产生了浓厚的兴趣。本科毕业后,任南琪考取了本校的研究生,继续攻读市政与环境工程方面的硕士研究生。随着研究领域的伸展,任南琪发觉自己对研究工作的兴趣越来越浓厚,坚定了自己走科学研究之路的人生目标。在研究生课题研究中他从事稳定塘的研究。此后,他一直从事微生物学研究。

硕士研究生毕业后,任南琪留在了母校任教,并在科研工作中不断进步,取得了一系列成绩。1985年,他参加了2项国家“七五”科技攻关课题研究和1项国家“八五”科技攻关课题研究。1990年,自选课题从事两相厌氧反应器研究,同时发现生物产氢规律。1991年,申报国家自然科学基金项目并获资助,开始从事生物制氢设备研制与产氢能力提高研究,1994年结题后获黑龙江省科技攻关进步二等奖。此后主要从事废水处理工程和生物技术研究,稳定的研究和开发方向主要有:“两相厌氧微生物生理生态学研究”、“有机废水发酵法生物制氢技术研究”、“高浓度难降解有机工业废水生物处理技术研究”、“新型高效废水处理技术与设备开发”等等。

其中生物制氢技术在黑龙江省重大科技攻关项目和黑龙江省杰出青年科学基金资助下,2000年完成了生物制氢中试研究,开创了具有我国自主知识产权的厌氧活性污泥工艺发酵法生物制氢技术。中试研究成果于2001年1月由485位两院院士投票评选为“2000年中国十大科技进展新闻”之一。此项研究开创了以厌氧活性污泥为产氢菌种的发酵法生物制氢技术,理论上取得了重大突破,处于国际领先水平,并在世界上首次完成生物制氢中试研究。该技术结合生物学、新能源开发和环境保护多个学科领域,利用生物技术生产氢气。2000年获得国家973项目资助,现已在国内外发表论文6篇,发明专利1项。

氢气作为一种清洁能源,其利用已引起人们的高度重视。日本已建成11MW的氢能发电厂,预计到21世纪初,燃氢发动机汽车、机车等交通工具将实现商业化;燃料电池技术研究亦取得可喜成果。随着氢气用途的日益广泛,常规的制氢方法(水电解法、水煤气转化法、甲烷裂化法等)已不能适应社会发展的需要。当今世界,为促使经济与环境协调发展,实施可持续发展战略已达成共识,研究开发清洁的、可再生的新能源氢气生产技术,已成为人类迫切和现实的前沿性研究课题。任南琪首创利用厌氧活性污泥中产氢发酵菌(混合菌)制取氢气技术。从国际目前生物制氢研究发展现状来看,该研究已取得重大突破。同时他发现了产氢能力很高的(细菌性)乙醇型发酵类型,比国外利用丁酸性发酵的产氢率高几十倍;发明了高效连续流生物制氢反应器,建立了生物产氢发酵理论,提出了最佳工程控制对策。1995年出版了该领域第一部专著《有机废水发酵法生物制氢技术——原理与方法》,从生物产氢发酵的生物物理化学、生态学、发酵动力学、反应器原理及工程控制等方面做出阐述。研究成果已通过中试研究验证,这一成果处于国际领先水平。并首次提出产酸发酵细菌生理生态学理论,该研究得到国家自然科学基金资助(1996年至1998年)和教育部“跨世纪优秀人才培养计划”基金。该项目在国内外环保领域首先应用和建立了生理生态学理论,打破了传统的将反应器作为“黑箱”的研究方法,为指导废水厌氧生物处理的研究上升到更高层次和水平,提出了新方法和新思路;使人们对微生物的生态演替规律有了更深入的认识,从而可实现人为控制发酵类型,最终达到提高废水处理能力的目的;应用产酸发酵基础理论研究成果,开发出流态合理的高效处理设备,并在淮河、太湖和松花江等流域的4项工程中得以应用,实现了生产力的转化。

另外,任南琪还开发了高浓度难降解有机废水生物处理工程应用技术。高浓度、难降解有机工业废水处理始终是人们探讨的课题,特别是如何提高处理效率、降低投资是关键所在。通过对染料、中药、化学、化工废水等项中试研究,探索出对难降解工业废水处理新路,1999年被列入建设部科技攻关重点推广项目。该研究方向4项通过省级鉴定,均达到国际领先或先进水平,并获得省科技进步三等奖2项。该研究方向中对味精废水类的脱硫研究得到国家自然科学基金资助(2000年至2002年)。该技术主体为高效产酸发酵设备、一体化两相厌氧处理设备、复合式产甲烷设备和交叉流好氧处理设备等,并根据废水水质和水量组合成最佳系统,整体效率比传统工艺提高30%左右。这项技术已应用于淮河流域的江苏四菱染料化工集团、太湖流域的常州医药原料厂和武进市精细化工厂及哈尔滨中药二厂等废水处理工程,实现了科研成果转化为生产力和产、学、研一体化的目标。

任南琪从事科研工作近20年来曾主持国家和省部级项目13项(合计329.6万元人民币,12万元港币),参加3项国家攻关项目,其中获省级科技进步二等奖1项、三等奖2项;著作3部,国内外发表论文50余篇(其中SCI收录3篇、EI收录5篇);已获专利6项。并已加入国际水协会及美国水环境协会,同时也是中国微生物学会环境微生物专业委员会、中国环境科学学会环境工程分会委员以及《哈尔滨建筑大学学报》主编。并曾获得中国环境科学学会优秀环境科技工作者、香港裘磋基金获得者、黑龙江省杰出青年科学基金获得者、教育部“跨世纪优秀人才培养计划”基金获得者、享受国务院特殊津贴、入选国家“百千万人才工程”、国家杰出青年科学基金获得者。

在繁忙科研工作之中,他还特别注重对人才及梯队的培养。现已培养和正在培养硕士生26人,博士生17人,博士后4人。毕业生中已获得副高职以上的5名。同时培养青年教师5人,其中副教授1名,讲师4名,这些人已成为本学科的骨干或生力军。

面对已取得的荣誉,任南琪十分谦虚,他说:“如果可以认为我已经取得一定进步,那么每一步都离不开学校的精心培养、导师的不懈教诲、各级领导的关心和支持。个人的主观努力是成长的必要条件,客观条件的提供和创造是充分条件,而只有充分和必要条件都具备,一个人才能够真正成才。”

1996年,任南琪创建环境生物技术研究中心,自筹资金60多万元建立了340m2实验楼,作为稳定的科研基地,集应用基础理论研究与技术开发于一体,并积极开展应用技术研究与产品开发,承担工程项目5项,并为淮河、太湖流域和松花江流域治理做出了贡献。


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