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(zhù)36億立方米的用水需求，每年水資源缺口高達15億立方米。用“智慧”來(lái)節水，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)的科研團隊，北京工業(yè)大學(xué)水污染控制團隊自2000年成立以來(lái)，緊跟首都經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需求，堅持與時(shí)俱進(jìn)、研以致用、教研結合，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 應對北京“水危機”
2014年底，南水北調中線(xiàn)一期工程正式通水。近日，南水也已千里迢迢來(lái)到北京。這對于緩解北京“水危機”無(wú)疑是一則喜訊，然而水污染控制團隊帶頭人彭永臻教授卻難以沉浸在此份幸福之中。“調入水資源總量有限”和“難以確保水質(zhì)始終滿(mǎn)足使用標準”等實(shí)際問(wèn)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(wàn)立方米。“如何實(shí)現有效治污？讓污水成為‘新水源’。”是彭永臻教授帶領(lǐng)團隊反復思考和力求攻克的難題。有效治污，一方面是提高現有污水處理廠(chǎng)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(guò)提高再生水的利用率來(lái)實(shí)現節約水資源。雙管齊下即可從長(cháng)遠上化解北京“水危機”，并在全國缺水城市廣泛推廣應用。
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隊義無(wú)反顧地扛起“攻堅治污”的大旗，努力追求節能降耗、提高水質(zhì)，為國家，特別是首都經(jīng)濟社會(huì )科學(xué)持續發(fā)展提供了有力的支持。
與時(shí)俱進(jìn) 成就提高水質(zhì)與節約能耗“雙響炮”
十年前，彭永臻教授帶領(lǐng)團隊在污水廠(chǎng)反復蹲點(diǎn)取樣、分析水質(zhì)，在實(shí)驗室反復試驗，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(wèn)題。
六年前，團隊與北京市水利科學(xué)研究院合作承擔國家重大科技專(zhuān)項，成果為北京奧運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(zhù)污水處理技術(shù)的不斷更新和城市發(fā)展需求的不斷調整，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”。水污染控制團隊與時(shí)俱進(jìn)，將重點(diǎn)研究方向轉向厭氧氨氧化，力求在保證水質(zhì)的基礎上，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。
當前，我國的污水處理廠(chǎng)幾乎全部應用微生物處理技術(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(cháng)，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，然而卻需要持續以鼓風(fēng)機向污水中供給氧氣，所需能耗甚至超過(guò)整體能耗的一半以上。為了解決節能降耗的問(wèn)題，水污染控制團隊瞄準國際前沿，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、省費用、高質(zhì)量”的污水處理技術(shù)，更有價(jià)值在全國范圍內推廣應用。
在諸多厭氧氨氧化研究成果之中，水污染控制團隊在與北京市排水集團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(gè)“紅菌”可以吃掉10倍于自身質(zhì)量的氨氮污染物。將其應用于污水處理工程，則可大幅減少曝氣池容積。據測算，如果推廣到全市，可節約建設費用5億元?；诹己玫膽们熬?，國內首個(gè)工程菌種基地順利落戶(hù)高碑店污水處理廠(chǎng)，且“紅菌”成果在典型高氨氮有機廢水處理中得以成功應用，總處理量2.5萬(wàn)噸/天，近3年為北京創(chuàng )稅共計3000萬(wàn)元。
多年來(lái)，水污染控制團隊雖然承擔了不同層次的科研項目30余項，然而“節能降耗、提高水質(zhì)”卻是水污染控制團隊不變的追求。在彭永臻教授的帶領(lǐng)下，團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)，在水污染控制團隊服務(wù)社會(huì )的實(shí)踐中得到了很好的應證。
走進(jìn)水污染控制團隊的實(shí)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(mén)。實(shí)驗用的污水均來(lái)自北工大家屬區，采用真實(shí)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(shí)驗室中的反應器相比，它們絕對堪稱(chēng)“大碼”，容量少則幾十升，最大達400多升。實(shí)際生活污水加之超大號反應器的配置，讓實(shí)驗所得數據更加貼近污水處理廠(chǎng)的實(shí)際情況。
正是因此，水污染控制團隊的研究成果不僅成功走出了實(shí)驗室，而且遍布了大半個(gè)中國。通過(guò)與北京排水集團、中信水務(wù)等企業(yè)的合作，團隊的研究成果已經(jīng)為國內50余座城市污水處理廠(chǎng)高效穩定運行和節能降耗提供了技術(shù)支持，降低平均處理能耗達12%以上。在這些水廠(chǎng)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(chǎng)新建工程是北京市第一個(gè)地埋式城市污水處理廠(chǎng)、北京市第一個(gè)采用分段進(jìn)水的大型污水處理廠(chǎng)；2012年完成的青島城陽(yáng)污水處理廠(chǎng)升級改造工程是迄今為止，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )評出的唯一一項城市污水處理達一級A標準的示范工程。
在水污染控制團隊成員的眼中，面向國際前沿的頂尖科研成果固然重要，而面向實(shí)際應用的科研成果則更“接地氣”，更有實(shí)踐價(jià)值。團隊從未止步于將新技術(shù)應用于實(shí)踐，經(jīng)常安排專(zhuān)人“常駐”重點(diǎn)工程現場(chǎng)，以此作為放大技術(shù)和檢驗技術(shù)的新開(kāi)始。近期，團隊在西安第四污水處理廠(chǎng)應用新技術(shù)的過(guò)程中又有了新的發(fā)現，正計劃進(jìn)一步強化理論與技術(shù)集成創(chuàng )新，繼續深化推廣與應用。
如果說(shuō)水污染控制團隊的成員是“治污達人”，那么他們的科技成果則轉化為各種“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。盡管沒(méi)有直接成為飲用水，然而它們卻應用于城市運行的諸多領(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(chǎng)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，用作河湖補水。城市河道內再也沒(méi)有發(fā)黑發(fā)臭的污水，更多的飲用水被節約下來(lái)供市民飲用，企業(yè)通過(guò)引入再生水冷卻節省大量成本……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隊最樂(lè )于見(jiàn)到、最引以為傲的事情，也轉化為他們繼續攻克治污難關(guān)的新動(dòng)力。
更讓水污染控制團隊欣喜的是，在科學(xué)治污的路上他們并不孤單，而且隊伍越來(lái)越壯大，現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、教育部新世紀優(yōu)秀人才等高層次教學(xué)科研團隊。該團隊主持2門(mén)國家精品課程，1門(mén)中國大學(xué)視頻公開(kāi)課，出版專(zhuān)著(zhù)和教材16部，曾被評為首批“國家級教學(xué)團隊”，于近日獲得“國家級教學(xué)成果二等獎”1項。團隊自己培養了博士和碩士畢業(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(wú)一不是奮戰在水環(huán)境保護領(lǐng)域，繼續發(fā)揚團隊“至臻完善，永創(chuàng )新”的精神，涌現出一批又一批優(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(chǎng)沒(méi)有終場(chǎng)的戰役，水污染控制團隊始終都保持著(zhù)超強的“戰斗力”。作為團隊帶頭人，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(shí)也期盼著(zhù)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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