浙江筑邦：先进科技助力城市水体清洁

黑臭水体严重影响了城市环境形象与居民生活环境。由于城市污染水体中普遍存在有机物含量较高，氮磷丰富，生物量少及生态结构单一等问题，水体自净能力不高，因此其治理过程难度大，常规的治理效果差，容易导致二次污染。2017年，工信部发布《关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》，明确将水污染等检测与防治装备放在首位，并提出到2020年，环保装备制造业产值达到1万亿元，为国家“水十条”政策的落实和环保产业的快速发展提供助力和保障。当下，利用生物修复技术强化水体自净能力是目前国内外城市水体污染治理的主要方向和关注热点。

人工水草是生态工程技术研究和应用的重要环节。常见的人工水草主要包括阿克曼生态基、细绳状人工水草、多环串联人工水草、臭轮藻型人工水草、生物飘带、涤纶式组合生物填料等。这些产品在进行水处理的时候均有其各自的特点，产品价格、材料比表面积较、生物亲和性、长期效果是在水治理时需要综合考虑的问题。其中，浙江筑邦科技有限责任公司研发的碳纤维生态水草以其优异的性能，为城市臭黑水体、富养化湖泊的水质治理提供了一种建设成本低、性能好、易维护的高科技解决方案，引起了业内广泛关注。

浙江筑邦科技有限公司成立于 2018年，位于高端人才、技术和创新资源集聚的浙江省绍兴市千人计划产业园，是一家致力于先进复合材料设计、制造及智能自动化装备研发的高新科技企业。董事长徐建是鲁汶大学博士，曾入选国家“千人计划”。筑邦科技秉承“邦联天下英才，筑造复材辉煌”的发展理念，紧跟国际先进复合材料发展前沿技术和碳纤维应用技术前沿，面向先进复合材料高端应用市场，力求整合全球优质资源，打造国际领先的产学研一体化平台，致力成为世界先进新型生态碳材料领域的领军企业。该公司由鲁汶大学博士王雪及一批国内对新型生态碳材料极有研究的博士们组成研发团队，经过多番实验成功研发出基于国产高强度碳纤维的生态水草。

广州的成功应用案例

碳纤维生态水草生物膜反应器

碳纤维生态水草怎样治理污水？治理效果究竟如何？日前，《中国环境监察》杂志调研了浙江筑邦科技有限公司。

生物净化，升级传统治污方式

碳纤维生态水草是一种采用经过特殊表面处理的碳纤维和辅助材料经过加工成型的仿生水草。生态水草是基于碳纤维（CF）研发而成，每股碳纤维丝束由直径为7微米的12000、24000根单丝丝束集合而成，碳含量在93%以上。表面经过特殊改性和涂覆处理，具有条带状的沟槽以及用扫描电镜也难以观察到的纳米级的微孔结构，具有很大的比表面积。碳纤维表面的沟槽和纳米微孔为生物膜的培育提供了温床。“这是一个生物法净化污水的过程，原理是通过微生物将水中的污染物代谢掉。碳纤维表面这些纳米级的微孔，能够为水里的好氧菌、厌氧菌提供生长并形成菌落的场所。碳本身对生物来说是非常友好的，而且我们还做了表面改进处理，有一定的亲水性。细菌在水里自身就能繁殖，现在我们提供一个固体的载体，使细菌能进入孔里，或者吸附到表面。假如水很干净的话，细菌生长比较慢，缺乏营养。而在污染水体里面，富含有机物，氮、磷都可以作为细菌生长的原料。”

在温和气温和光照条件下，好氧、厌氧等多种菌落在碳纤维表面生长，自外而里形成复合生物膜结构。在与水体污染物直接接触的需氧层中，有机氨氮化合物被好氧菌群氧化为较高价态的硝酸根和亚硝酸根离子，在这部分离子通过扩散作用进入生物膜内部的厌氧层，由于此处难以接触到氧气，因此硝酸根和亚硝酸根在厌氧脱氮菌的作用下发生硝解反应，产生氮气。在水流的带动下，碳纤维生态水草发生摆动，使其不断与水体中的有机污染物和空气产生接触并发生质量交换，从而实现了去除氨氮的目的。至于污水中的含磷污染物，也会被细菌“吃”进去，转变为固体颗粒沉淀下来，成为淤泥。碳纤维生态水草对污染物的处理是一个生态友好的过程，在大幅度降低氮、磷、BOD和COD的同时，不对环境造成其他不良的干扰。

自动生产，过程更加环保

2018年5月，浙江筑邦公司完成了碳纤维生态水草产品的试生产与用户实验室评价，2018年8月—2019年2月，产品批量生产，2019年4月产品用于水治理工程，并完成产品自动化制造方案优化。在碳纤维生态水草问世之前，浙江筑邦的研发团队已对现有类似产品做了深入调研。调研发现，市面常规产品多采用手工生产方式制作完成，横竖结构之间的固定需要用到很多胶水，生产工艺本身也不是很环保，会产生轻微粉尘。另外，产品的生产效率依赖于工人状态，同一天不同时段生产的产品品质会有波动。浙江筑邦公司生产碳纤维生态水草，则实现了机器自动化生产，既脱离了人力资源的限制，又提高了效率和产品质量的稳定性。最重要的是，不需要后续使用胶水等化学产品，生产过程更加环保。除了碳纤维生态水草，浙江筑邦的产品还有先进材料机器人和碳纤维助剂。其中碳纤维助剂配合水草使用，将明显提升水草性能。

城市水体情况往往处于变动之中，例如，不同的城市有不同的走水管网，不同的季节有不同的降水量。不同水体的污染物不一样，相应的治理方案就不一样，配套措施也不一样。浙江筑邦总经理夏国兴长期从事纺织制造业，具有丰富的工业纤维装备与工艺研发经验，通过对纤维表面的改进研制，可以根据市场的不同需求做出调整。

因为产品生产已实现自动化制造，所以完全可以实现针对待治理流域水体流动特性、生物菌类培养的需求，实现碳纤维生态水草的柔性定制和批量制造。浙江筑邦与行业内相关企业签署了战略合作协议，围绕水体污染治理的产品研发、自动化制造、研制验证、规模化应用开展实质合作，已签约项目总产值为600余万元。碳纤维生态水草已成功应用于发达国家的水体生态环境修复和水污染防治领域，在日本成功修复了棒名湖、洪名湖、旧芝川等湖泊河流，在改善水质、海洋藻场养殖、工业废水处理等方面的应用实例已经有240多个，取得了良好的效果。

碳纤维生态水草生物膜系统及其污染处理示意图

一水一治，为“青山绿水”尽一份力

在实际应用中，碳纤维生态水草需要悬挂在待治理水体当中。“用缆绳挂好，像晾衣架一样挂一串，水草要在水面以下，与水体充分接触。我们根据不同水质制定不同的治污策略，大原则是‘一水一治’。通过测算确定每个立方米水体放多少水草，并且根据丰水期、枯水期变化而调整。使用一段时间之后，水草表面附着厚厚一层像淤泥一样的东西，那就是微生物膜。”浙江筑邦技术人员表示，“我们评估过，常规气温在20℃以上，细菌就很容易繁衍。从我们测试的结果来看，48小时菌落就可以把纤维表面铺满。有一些水体本身不太容易繁殖菌落，我们会添加一些菌种，先培养好，再转移进入水体。最终达到的效果是，污染物消耗速度大于产生速度，水质就会慢慢好转。”

水族箱污水处理效果（左：处理前；右：处理后）

经过多次实验与测算，碳纤维生态水草的水体污染物去除效果显著优于普通填料。普通填料对总氮、总磷、COD的脱除率分别是28.19%、32.80%、21.45%，而生态水草的这三项数据分别达到了49.53%、98.19%、34.76%。此外，碳纤维生态水草的生物负载量达到了普通填料的2.5倍。浙江筑邦研发团队认为，在未来几年内碳纤维生态水草在水体污染治理领域大有可为。“我们希望碳纤维生态水草能为改善我国青山绿水的生态环境愿景尽一份力。”

浙江筑邦为实现这一心愿做出了诸多努力。“我们以城市污水净化作为业务核心，后续向生活相关方向发展，比如游泳池、养殖业，工业废水处理也是我们接下来试验的方向。按我们公司对市场前景的预估，仅在长江中下游，我们可以提供服务的城市就有四五十个。前几年，大家认为这个材料虽然好，但是太贵了。现在我们努力把材料价格调整到治理方案可以接受的程度了。这几年，浙江、广东、湖北都对我们的生态水草材料有了认知和认可。”

碳纤维生态水草具有耐酸碱和不易老化等特点，后续维护投入低，具有较高的综合治理性价比，符合国家发改委对于净化水处理工程持续投资600～900元/米3的标准。在国内，浙江筑邦与贵州省、宁波市、武汉市人民政府等成为合作伙伴，碳纤维生态水草也进入了浙江宁波、湖北武汉、广东广州等地湖泊和城市内部水体，并初步取得了不错的效果。

2014年，习近平总书记在中央财经领导小组第五次会议上提出振聋发聩的问题：“原油可以进口，世界石油资源用光后还有替代能源顶上，但水没有了，到哪儿去进口？”“水安全是涉及国家长治久安的大事，全党要大力增强水忧患意识、水危机意识，从全面建成小康社会、实现中华民族永续发展的战略高度，重视解决好水安全问题。”随着我国城市化进程的不断加快，城市水体治理越来越关系到每一位公民的切身利益。浙江筑邦公司的碳纤维生态水草为推动这一问题的解决提供了一个可行的选项。我们共同期待着，未来更多高科技产品为环境改善与治理增添动力。