超導磁分離污水處置技術迎來非常好的發展時機
【上海水處理設備網m.esdzu.com】占地僅200平方米，日處理污水5000噸，水質達到國家一級A類標準。浙江省桐廬縣下洋洲排澇站，渾濁的污水流經“神秘”藍色集裝箱后變得十分清澈，令其發生改變的就是超導技術。
與激進污水處置技術相比，超導技術處理污水占地更少、效率更高、速度更快、費用更低、發生的二次污染物更少。中國科學院理化技術研究所（以下簡稱理化所）研究員、低溫資料及應用超導研究中心主任李來風告訴《中國科學報》而藍色集裝箱正是所研制的一體化超導污水處置設備。
該一體化超導污水處置設備實現了超導磁體在污水處置領域的國內首次應用，也是國際上首個工程化應用系統，取得了超導技術在污水處置領域應用零的突破，系統技術達到國際領先水平。由中國工程院院士王浩帶領的院士專家組對這一效果鑒定道。
逐步實現應用
醫用核磁共振成像儀是超導技術應用的典型。上海純水設備超導的優勢是其零電阻，可以發生很強的磁場。李來風說。
解釋道：激進磁體分為普通電磁體和永磁體，普通電磁體的磁場強度若要達到幾個T特斯拉）很難的因為導線電阻發熱。目前，永磁體最大的磁場強度在1T左右，還是兩塊磁體離得比較近的前提下。而超導磁體可以很容易獲得3T甚至更高的磁場，磁場空間范圍大，耗電量小，幾乎不發熱。
早在20世紀70年代，國內外就開始探索超導磁分離污水處置技術。由于磁體需要在零下269℃的低溫下才干實現超導，而當時的技術手段主要是液氦冷卻，裝置龐大，系統運行可靠性很低，難以實現工業應用。
隨著小型制冷技術的突破和資料科學發展的進步，近十幾年，超導磁分離技術在水處理領域的應用逐漸成為可能。李來風說：該技術也被認為是繼超導磁體在醫用核磁共振成像譜儀、礦物磁性雜質分離’后，又一項實現超導工業應用的技術。
李來風看來，超導技術處理污水的過程，好比“鹵水點豆腐”
首先，針對污水、廢水中的不同污染物類型，科研人員在水中預先加入帶有不同官能團的磁種顆粒，通過靜電吸附、氫鍵、離子交換作用、范德瓦爾斯力、配位作用、共沉淀等機制，將水中無磁性的污染物與磁種結合，使污染物聚集并帶有磁性。
其次，當污水流經超導磁體腔體內聚磁介質產生的大范圍高梯度可控磁場，利用磁力對污染物進行深度捕捉去除，從而實現水體凈化的效果。另外，污水處置所使用的磁種顆粒資料還可以回收循環使用。
打開一扇新窗
王浩在該項目鑒定會上指出：該技術實現了從‘01突破，為水污染處置行業，特別是疑難雜癥’水污染處置打開了一扇新的窗戶。
目前，國污水治理常用的激進技術如絮凝沉淀法、生化法和氣浮法以及永磁鐵制備的磁鼓分離法等。這些方法存在占地面積大、處置效率低、二次污染等問題，成為污水處置一直以來難以突破的天花板”
李來風團隊研發的一體化超導污水處置技術可謂捅破“天花板”一體化超導污水處置設備占地面積少，屬車載撬裝移動式設計，可移動、無需土建、可應急，磁場強度高且磁空間大，只需微絮凝即可實現分離目的不只減少30%50%絮凝劑使用量，還降低二次污染，減少污泥的發生，節省污水處置本錢。
2006年以來，國家“863項目等的支持下，李來風團隊開始探索超導處置污水技術，研究的初衷很簡單：水污染不只對環境有很深的危害，也影響著我子孫后代。當初沒想過要靠這個技術賺錢，只是單純地希望讓企業用上，治理好水污染問題。
直冷式大口徑超導磁體的均勻快速降溫，高梯度磁場的設計和優化，自動化連續分離系統的開發，水處置運行參數優化…團隊啃下一個又一個“硬骨頭”功能性磁種材料的研制更是基于團隊十幾年基礎研究的積累，為了得到珍貴的設備數據，李來風團隊在理化所廊坊園區搭建了簡易的中試試驗棚，從高溫到嚴寒、不分晝夜地運行并優化設備。
2017年，理化所聯合杭州富士達科技股份有限公司，入股成立了杭州中科凱凌科技有限公司（以下簡稱中科凱凌）超導磁分離污水處置技術正式走向產業化上海純水設備。
桐廬生活污水治理項目、東莞石馬河流域治理項目、宣鋼焦化廢水提標改造項目，山西太原晉源區流域治理項目…短短3年時間，一體化超導水處置設備便“開花結果”
轉化”和“重合”
利用超導技術進行污水處置在國內并不多見。李來風告訴記者：超導磁分離污水處置技術涉及多個學科領域，既要對磁種材料了解，又要對超導技術/低溫技術和污水處置行業了解。
李來風認為，超導技術“聯姻”污水處置，完全的融合至關重要。不只要將超導技術融入到水處置行業中，滿足各類污水處置需求的同時，還要具備與本行業各種污水處置技術相互配合和促進的能力。
產業化初期，李來風要求團隊拋開已有成績，以“空杯心態”潛心深入研究，對50多種水質水樣進行了超導磁分離處置試驗，摸索處置參數并驗證處置效果。為尋求各類污水更優的解決方案，李來風團隊還把超導水處置技術與生化法、膜法、臭氧氧化法等水處置技術進行對比試驗和配合試驗。
李來風坦言，科技效果產業化的關鍵，要以“用”為動身點和落腳點，克服一般科技型公司重科研、輕產品、輕經營的弱點，直面市場需求，防止技術創新的盲目性，從而大幅縮減產品研發到商品化、市場化的周期，有效降低技術創新風險和成本，提升技術創新效率。
如何身兼科研和經營的雙重角色？李來風研發團隊成員、中科凱凌總經理蔡方碩認為，要注重兩者的轉化”和“重合”
核心技術攻關和公司創立初期，研發是工作重心，管理是研發的有效保證；市場開拓和推廣階段，經營是工作重心，研發是核心競爭力。實際上，這種“轉化”不只對蔡方碩提出了要求，也對整個技術團隊提出了考驗，兩年的理念融合為產品快速打入市場奠定了基礎。
蔡方碩看來，研發和經營在科技效果產業化中是重合”密不可分的兩部分，除了企業文化塑造上要強調兩者的重要作用，還要看重兩種人才的融合，技術人員要考慮市場需求，經營人員要提高技術和知識水平”
隨著國家對水處置領域各項規定及政策的公布，超導磁分離污水處置技術迎來非常好的發展時機，目前已進入業績增長期。李來風表示：未來，將以‘直銷+代理+租賃’多樣化方式，實現產品的快速推廣，并加強與具有相關經驗的企業合作，爭取在達產5年后在國內占據一定的市場份額。
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