近十年來，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”來節(jié)水，用“科學(xué)”來治污已經(jīng)刻不容緩。作為致力于攻克治污難關(guān)的科研團(tuán)隊，北京工業(yè)大學(xué)水污染控制團(tuán)隊自2000年成立以來，緊跟首都經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求，堅持與時俱進(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到北京。這對于緩解北京“水危機(jī)”無疑是一則喜訊，然而水污染控制團(tuán)隊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)”等實際問題，讓彭永臻教授對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300萬立方米。“如何實現(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，另一方面也可以對處理后的污水進(jìn)行深度處理，即通過提高再生水的利用率來實現(xiàn)節(jié)約水資源。雙管齊下即可從長遠(yuǎn)上化解北京“水危機(jī)”，并在全國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，讓北工大水污染控制團(tuán)隊義無反顧地扛起“攻堅治污”的大旗，努力追求節(jié)能降耗、提高水質(zhì)，為國家，特別是首都經(jīng)濟(jì)社會科學(xué)持續(xù)發(fā)展提供了有力的支持。
與時俱進(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)隊在污水廠反復(fù)蹲點取樣、分析水質(zhì)，在實驗室反復(fù)試驗，以加大對污水供氧抑制絲狀菌的繁殖，成功解決酒仙橋污泥膨脹問題。
六年前，團(tuán)隊與北京市水利科學(xué)研究院合作承擔(dān)國家重大科技專項，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)隊與時俱進(jìn)，將重點研究方向轉(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。它們在各自適宜的環(huán)境條件下生長，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，所需能耗甚至超過整體能耗的一半以上。為了解決節(jié)能降耗的問題，水污染控制團(tuán)隊瞄準(zhǔn)國際前沿，開展厭氧氨氧化技術(shù)研究，無需向水中鼓風(fēng)曝氣，也能實現(xiàn)相同甚至更好的處理效果，同時大大降低處理能耗。這樣“低能耗、省費(fèi)用、高質(zhì)量”的污水處理技術(shù)，更有價值在全國范圍內(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)隊在與北京市排水集團(tuán)合作的項目成果中找到了富集一種神奇的“紅菌”的方法。這種“紅菌”是針對生活污水中主要含氮污染物的“殺手”，每個“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，國內(nèi)首個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2.5萬噸/天，近3年為北京創(chuàng)稅共計3000萬元。
多年來，水污染控制團(tuán)隊雖然承擔(dān)了不同層次的科研項目30余項，然而“節(jié)能降耗、提高水質(zhì)”卻是水污染控制團(tuán)隊不變的追求。在彭永臻教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊研究成果獲得省部級及以上科技進(jìn)步獎10余項，特別是先后3次獲得國家科技進(jìn)步二等獎。
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“邁大步”，首先要做到科學(xué)研究“起好步”。這一點，在水污染控制團(tuán)隊服務(wù)社會的實踐中得到了很好的應(yīng)證。
走進(jìn)水污染控制團(tuán)隊的實驗室，大大小小總計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。實驗用的污水均來自北工大家屬區(qū)，采用真實的生活污水作為研究對象，使研究更加具有針對性。與普通實驗室中的反應(yīng)器相比，它們絕對堪稱“大碼”，容量少則幾十升，最大達(dá)400多升。實際生活污水加之超大號反應(yīng)器的配置，讓實驗所得數(shù)據(jù)更加貼近污水處理廠的實際情況。
正是因此，水污染控制團(tuán)隊的研究成果不僅成功走出了實驗室，而且遍布了大半個中國。通過與北京排水集團(tuán)、中信水務(wù)等企業(yè)的合作，團(tuán)隊的研究成果已經(jīng)為國內(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地埋式城市污水處理廠、北京市第一個采用分段進(jìn)水的大型污水處理廠；2012年完成的青島城陽污水處理廠升級改造工程是迄今為止，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會評出的唯一一項城市污水處理達(dá)一級A標(biāo)準(zhǔn)的示范工程。
在水污染控制團(tuán)隊成員的眼中，面向國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”，更有實踐價值。團(tuán)隊從未止步于將新技術(shù)應(yīng)用于實踐，經(jīng)常安排專人“常駐”重點工程現(xiàn)場，以此作為放大技術(shù)和檢驗技術(shù)的新開始。近期，團(tuán)隊在西安第四污水處理廠應(yīng)用新技術(shù)的過程中又有了新的發(fā)現(xiàn)，正計劃進(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。
如果說水污染控制團(tuán)隊的成員是“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、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)再也沒有發(fā)黑發(fā)臭的污水，更多的飲用水被節(jié)約下來供市民飲用，企業(yè)通過引入再生水冷卻節(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)隊最樂于見到、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)的新動力。
更讓水污染控制團(tuán)隊欣喜的是，在科學(xué)治污的路上他們并不孤單，而且隊伍越來越壯大，現(xiàn)已形成擁有國家教學(xué)名師、全國模范教師、國家高層次人才特殊支持計劃入選者、全國優(yōu)秀科技工作者、全國優(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。該團(tuán)隊主持2門國家精品課程，1門中國大學(xué)視頻公開課，出版專著和教材16部，曾被評為首批“國家級教學(xué)團(tuán)隊”，于近日獲得“國家級教學(xué)成果二等獎”1項。團(tuán)隊自己培養(yǎng)了博士和碩士畢業(yè)生200余名，包括2名“全國百篇優(yōu)秀博士論文獎”獲得者，4名“全國百篇優(yōu)秀博士論文提名獎” 獲得者。雖然上述畢業(yè)生有不同的工作崗位，但無一不是奮戰(zhàn)在水環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，繼續(xù)發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊“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。
或許正是因為“科學(xué)治污”是一場沒有終場的戰(zhàn)役，水污染控制團(tuán)隊始終都保持著超強(qiáng)的“戰(zhàn)斗力”。作為團(tuán)隊帶頭人，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)于社會發(fā)展。他為能夠從事一項讓每一名“地球人”都從中受益的事業(yè)而驕傲自豪。
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