近十年來(lái)，北京市年均水資源不足21億立方米，卻需要維持著36億立方米的用水需求，每年水資源缺口高達(dá)15億立方米。用“智慧”來(lái)節(jié)水，用“科學(xué)”來(lái)治污已經(jīng)刻不容緩。作為致力于攻克治污難關(guān)的科研團(tuán)隊(duì)，北京工業(yè)大學(xué)水污染控制團(tuán)隊(duì)自2000年成立以來(lái)，緊跟首都經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)、研以致用、教研結(jié)合，走出了一條富有特色的服務(wù)北京和科技創(chuàng)新之路。
科學(xué)治污 應(yīng)對(duì)北京“水危機(jī)”
2014年底，南水北調(diào)中線一期工程正式通水。近日，南水也已千里迢迢來(lái)到北京。這對(duì)于緩解北京“水危機(jī)”無(wú)疑是一則喜訊，然而水污染控制團(tuán)隊(duì)帶頭人彭永臻教授卻難以沉浸在此份幸福之中。“調(diào)入水資源總量有限”和“難以確保水質(zhì)始終滿足使用標(biāo)準(zhǔn)”等實(shí)際問(wèn)題，讓彭永臻教授對(duì)于治污的研究不敢有絲毫的懈怠。
目前，北京市日均生活污水排放總量接近300萬(wàn)立方米。“如何實(shí)現(xiàn)有效治污？讓污水成為‘新水源’。”是彭永臻教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)反復(fù)思考和力求攻克的難題。有效治污，一方面是提高現(xiàn)有污水處理廠的處理效果，另一方面也可以對(duì)處理后的污水進(jìn)行深度處理，即通過(guò)提高再生水的利用率來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源。雙管齊下即可從長(zhǎng)遠(yuǎn)上化解北京“水危機(jī)”，并在全國(guó)缺水城市廣泛推廣應(yīng)用。
科學(xué)治污 讓污水變身可用資源
“污水是水資源的一部分。”正是這樣的共識(shí)，讓北工大水污染控制團(tuán)隊(duì)義無(wú)反顧地扛起“攻堅(jiān)治污”的大旗，努力追求節(jié)能降耗、提高水質(zhì)，為國(guó)家，特別是首都經(jīng)濟(jì)社會(huì)科學(xué)持續(xù)發(fā)展提供了有力的支持。
與時(shí)俱進(jìn) 成就提高水質(zhì)與節(jié)約能耗“雙響炮”
十年前，彭永臻教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在污水廠反復(fù)蹲點(diǎn)取樣、分析水質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)試驗(yàn)，以加大對(duì)污水供氧抑制絲狀菌的繁殖，成功解決酒仙橋污泥膨脹問(wèn)題。
六年前，團(tuán)隊(duì)與北京市水利科學(xué)研究院合作承擔(dān)國(guó)家重大科技專項(xiàng)，成果為北京奧運(yùn)前全面改善北京市的水環(huán)境質(zhì)量，提供了可靠的技術(shù)支持和工程示范。
如今，隨著污水處理技術(shù)的不斷更新和城市發(fā)展需求的不斷調(diào)整，污水處理再也不是只追求效果好的“獨(dú)角戲”，而是更加注重高質(zhì)量且低能耗的“雙響炮”。水污染控制團(tuán)隊(duì)與時(shí)俱進(jìn)，將重點(diǎn)研究方向轉(zhuǎn)向厭氧氨氧化，力求在保證水質(zhì)的基礎(chǔ)上，將城市污水處理能耗降至最低。而降耗的關(guān)鍵，正在“厭氧”二字。
當(dāng)前，我國(guó)的污水處理廠幾乎全部應(yīng)用微生物處理技術(shù)，而并非所有微生物都具有相同的屬性。它們?cè)诟髯赃m宜的環(huán)境條件下生長(zhǎng)，有特別喜歡氧氣的好氧微生物，也有完全排斥氧氣的厭氧微生物。利用好氧微生物處理污水雖然處理效果較好，然而卻需要持續(xù)以鼓風(fēng)機(jī)向污水中供給氧氣，所需能耗甚至超過(guò)整體能耗的一半以上。為了解決節(jié)能降耗的問(wèn)題，水污染控制團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，開(kāi)展厭氧氨氧化技術(shù)研究，無(wú)需向水中鼓風(fēng)曝氣，也能實(shí)現(xiàn)相同甚至更好的處理效果，同時(shí)大大降低處理能耗。這樣“低能耗、省費(fèi)用、高質(zhì)量”的污水處理技術(shù)，更有價(jià)值在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。
在諸多厭氧氨氧化研究成果之中，水污染控制團(tuán)隊(duì)在與北京市排水集團(tuán)合作的項(xiàng)目成果中找到了富集一種神奇的“紅菌”的方法。這種“紅菌”是針對(duì)生活污水中主要含氮污染物的“殺手”，每個(gè)“紅菌”可以吃掉10倍于自身質(zhì)量的氨氮污染物。將其應(yīng)用于污水處理工程，則可大幅減少曝氣池容積。據(jù)測(cè)算，如果推廣到全市，可節(jié)約建設(shè)費(fèi)用5億元。基于良好的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)首個(gè)工程菌種基地順利落戶高碑店污水處理廠，且“紅菌”成果在典型高氨氮有機(jī)廢水處理中得以成功應(yīng)用，總處理量2.5萬(wàn)噸/天，近3年為北京創(chuàng)稅共計(jì)3000萬(wàn)元。
多年來(lái)，水污染控制團(tuán)隊(duì)雖然承擔(dān)了不同層次的科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，然而“節(jié)能降耗、提高水質(zhì)”卻是水污染控制團(tuán)隊(duì)不變的追求。在彭永臻教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)研究成果獲得省部級(jí)及以上科技進(jìn)步獎(jiǎng)10余項(xiàng)，特別是先后3次獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
研以致用 助推成果轉(zhuǎn)化“邁大步”
想要做到科技服務(wù)社會(huì)“邁大步”，首先要做到科學(xué)研究“起好步”。這一點(diǎn)，在水污染控制團(tuán)隊(duì)服務(wù)社會(huì)的實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)證。
走進(jìn)水污染控制團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室，大大小小總計(jì)幾十套污水處理裝置，全部用于研究不同的污水處理工藝，摸清除污之道，破解治污之門(mén)。實(shí)驗(yàn)用的污水均來(lái)自北工大家屬區(qū)，采用真實(shí)的生活污水作為研究對(duì)象，使研究更加具有針對(duì)性。與普通實(shí)驗(yàn)室中的反應(yīng)器相比，它們絕對(duì)堪稱“大碼”，容量少則幾十升，最大達(dá)400多升。實(shí)際生活污水加之超大號(hào)反應(yīng)器的配置，讓實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)更加貼近污水處理廠的實(shí)際情況。
正是因此，水污染控制團(tuán)隊(duì)的研究成果不僅成功走出了實(shí)驗(yàn)室，而且遍布了大半個(gè)中國(guó)。通過(guò)與北京排水集團(tuán)、中信水務(wù)等企業(yè)的合作，團(tuán)隊(duì)的研究成果已經(jīng)為國(guó)內(nèi)50余座城市污水處理廠高效穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗提供了技術(shù)支持，降低平均處理能耗達(dá)12%以上。在這些水廠之中，也不乏一些“行業(yè)明星”。其中，計(jì)劃于明年5月底完工的北京稻香湖再生水廠新建工程是北京市第一個(gè)地埋式城市污水處理廠、北京市第一個(gè)采用分段進(jìn)水的大型污水處理廠；2012年完成的青島城陽(yáng)污水處理廠升級(jí)改造工程是迄今為止，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)出的唯一一項(xiàng)城市污水處理達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的示范工程。
在水污染控制團(tuán)隊(duì)成員的眼中，面向國(guó)際前沿的頂尖科研成果固然重要，而面向?qū)嶋H應(yīng)用的科研成果則更“接地氣”，更有實(shí)踐價(jià)值。團(tuán)隊(duì)從未止步于將新技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐，經(jīng)常安排專人“常駐”重點(diǎn)工程現(xiàn)場(chǎng)，以此作為放大技術(shù)和檢驗(yàn)技術(shù)的新開(kāi)始。近期，團(tuán)隊(duì)在西安第四污水處理廠應(yīng)用新技術(shù)的過(guò)程中又有了新的發(fā)現(xiàn)，正計(jì)劃進(jìn)一步強(qiáng)化理論與技術(shù)集成創(chuàng)新，繼續(xù)深化推廣與應(yīng)用。
如果說(shuō)水污染控制團(tuán)隊(duì)的成員是“治污達(dá)人”，那么他們的科技成果則轉(zhuǎn)化為各種“治污神器”。在“治污神器”的作用下，城市污水搖身以再生水這種“新水源”的形式出現(xiàn)。盡管沒(méi)有直接成為飲用水，然而它們卻應(yīng)用于城市運(yùn)行的諸多領(lǐng)域，走進(jìn)每個(gè)人的日常生活。以北京市的各大污水處理廠為例，再生水可用于綠地澆灌、廁所沖洗、道路保潔、洗車(chē)、城市噴泉等，也可用于排放到城市河湖之中，用作河湖補(bǔ)水。城市河道內(nèi)再也沒(méi)有發(fā)黑發(fā)臭的污水，更多的飲用水被節(jié)約下來(lái)供市民飲用，企業(yè)通過(guò)引入再生水冷卻節(jié)省大量成本……再生水在服務(wù)城市發(fā)展中發(fā)揮了不可或缺的作用。這些都是水污染控制團(tuán)隊(duì)最樂(lè)于見(jiàn)到、最引以為傲的事情，也轉(zhuǎn)化為他們繼續(xù)攻克治污難關(guān)的新動(dòng)力。
更讓水污染控制團(tuán)隊(duì)欣喜的是，在科學(xué)治污的路上他們并不孤單，而且隊(duì)伍越來(lái)越壯大，現(xiàn)已形成擁有國(guó)家教學(xué)名師、全國(guó)模范教師、國(guó)家高層次人才特殊支持計(jì)劃入選者、全國(guó)優(yōu)秀科技工作者、全國(guó)優(yōu)秀教育工作者、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才等高層次教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)主持2門(mén)國(guó)家精品課程，1門(mén)中國(guó)大學(xué)視頻公開(kāi)課，出版專著和教材16部，曾被評(píng)為首批“國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”，于近日獲得“國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)”1項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)自己培養(yǎng)了博士和碩士畢業(yè)生200余名，包括2名“全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文獎(jiǎng)”獲得者，4名“全國(guó)百篇優(yōu)秀博士論文提名獎(jiǎng)” 獲得者。雖然上述畢業(yè)生有不同的工作崗位，但無(wú)一不是奮戰(zhàn)在水環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，繼續(xù)發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)“至臻完善，永創(chuàng)新”的精神，涌現(xiàn)出一批又一批優(yōu)秀代表和高水平科研成果。
或許正是因?yàn)?ldquo;科學(xué)治污”是一場(chǎng)沒(méi)有終場(chǎng)的戰(zhàn)役，水污染控制團(tuán)隊(duì)始終都保持著超強(qiáng)的“戰(zhàn)斗力”。作為團(tuán)隊(duì)帶頭人，彭永臻教授期待更多的人能夠成為“科學(xué)治污”的參與者，同時(shí)也期盼著日新月異的“治污神器”發(fā)揮更大的作用，服務(wù)于社會(huì)發(fā)展。他為能夠從事一項(xiàng)讓每一名“地球人”都從中受益的事業(yè)而驕傲自豪。
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