打造污水處理的智慧工廠——記“全國勞動模范”王佳偉
王佳偉進行污水實驗 北京排水集團供圖
□本報通訊員 張爽 康琪
一身白大褂，一排實驗瓶，這是王佳偉工作的日常。從清華大學環(huán)境科學與工程專業(yè)博士畢業(yè)后，王佳偉在北京城市排水集團一干就是18年，如今已成長為集團科技研發(fā)中心主任，2020年榮獲“全國勞動模范”榮譽稱號。
經(jīng)過生產一線的充分鍛煉，王佳偉在研發(fā)崗位多年致力于科技創(chuàng)新以及技術轉化工作的落地。他帶領研發(fā)中心團隊通過反復論證，提出了建設“全國水環(huán)境科創(chuàng)中心”、北京方莊“未來水廠”等具體實施規(guī)劃方案，完成了一批科技項目。王佳偉堅定創(chuàng)新與實踐的執(zhí)著信念，成為北京污水處理行業(yè)里一名技術能手。
污水處理提檔升級
2003年，王佳偉進入北京排水集團，當時正值新的科研項目研發(fā)——沼氣脫硫，這是北京第一家大規(guī)模排水企業(yè)采用厭氧消化處理污水。
“厭氧消化在當時是非常先進的技術，但在處理污水過程中，會產生有毒有害氣體，所以研究沼氣脫硫專門成立了課題組，集團給出的實驗時間是4個月。”王佳偉回憶道。
時值酷暑。白天，全副武裝的王佳偉跟同事們一起在現(xiàn)場做實驗，一次、兩次、一百次……晚上，又進入實驗室檢測分析數(shù)據(jù)。經(jīng)過大家不懈努力，2003年11月10日，實驗終于取得了穩(wěn)定成果，集團建成了自主研發(fā)的第一個沼氣脫硫裝置，同時也開啟了王佳偉將污水資源化的新征程。
北京是典型的資源型缺水城市，將污水資源化是解決城市缺水至關重要的手段，可是當再生水回補至河湖時，水體富營養(yǎng)化很難避免。如何避免回補時出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化，提升河湖水質，是王佳偉一直努力的方向，也是他研究脫氮除磷技術的根本目的。
為了打破技術壁壘，他學習了自動控制原理、數(shù)學建模和互聯(lián)網(wǎng)知識，結合污水處理的專業(yè)知識，開發(fā)了一套實驗裝置。實驗的過程漫長而艱辛，他帶領團隊每天24小時值守，分時取樣進行數(shù)據(jù)分析，就這樣“盯”了一年半的時間。除了每天“泡”在實驗室，他還經(jīng)常到生產一線了解情況，探索將控制系統(tǒng)的指令設計與生產實踐結合的有效途徑。
經(jīng)過縝密的實驗與分析，王佳偉的研究思路不斷成熟，最終開發(fā)了基于脫氮除磷原理的前饋模型和反饋調節(jié)相結合的優(yōu)化控制技術，并結合互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了工業(yè)化和信息化在污水處理行業(yè)的融合，形成了具有污水處理行業(yè)特色的污水處理廠動態(tài)調度控制系統(tǒng)，這也是國內首次實現(xiàn)污水處理技術從單一污染物減排到多元綜合利用的轉變。
科學精神引領向前
由于脫氮除磷處理工藝相對復雜，王佳偉帶領團隊建立了一個每天可處理300噸污水的實驗裝置，以此模擬和實驗在各種條件下對污染物去除的影響。
在研究的過程中需要反復進行實驗，不斷調整工藝，每一個環(huán)節(jié)，他都秉持嚴謹求實的科學精神進行探索研究，有時為了保證數(shù)據(jù)的科學性和連續(xù)性，需要進行至少十幾個小時的測試實驗。
終于，在團隊的不懈努力下，在一次次的實驗和數(shù)據(jù)分析中，實現(xiàn)了在合理范圍內的精準脫氮除磷，使再生水水質穩(wěn)定達標。僅脫氮一項，應用新技術就將污水中氮的數(shù)值降低了一半以上。
“這項生物處理工藝高效脫氮除磷節(jié)能控制技術在北京排水集團的‘三年行動計劃’中得到推廣應用，再生水水質得到了進一步提升。”王佳偉說。
技術創(chuàng)新實現(xiàn)雙贏
隨著再生水水質變好，出水穩(wěn)定達標，王佳偉又開始琢磨新的研究方向。結合自己在北京高碑店污水處理廠工作8年的實踐積累，他始終認為，污水處理廠在運行方面還有進一步優(yōu)化的空間，為此他開始積極探索水廠的自動化、智能化運行。
“污水處理是一個復雜的微生物過程，由于污水本身具有腐蝕性，所以一些設備設施不太容易實現(xiàn)自動化。”王佳偉表示，研究自動化、智能化運行技術具有重要意義，可在合理能耗水平下，盡量減少人工干預，以此實現(xiàn)能耗和物耗的雙節(jié)約。
面對此項研究涉及的環(huán)境工程、自動控制技術、通信工程技術和數(shù)學建模技術等多學科知識，王佳偉不斷充實自己，一邊加強自身學習，掌握自動控制原理、數(shù)學建模等相關知識，一邊統(tǒng)籌精干力量，聚力開展研究。他帶領團隊建立了實驗模型預測和計算藥物的投加量及參數(shù)，做好實驗參數(shù)的記錄和分析，查看數(shù)據(jù)變化趨勢是否與預測預想的相符合，并根據(jù)實際情況不斷調整參數(shù)。
王佳偉為了將實驗成果與現(xiàn)有工藝更好地結合，帶著技術實施方案來到了再生水廠，積極推動技術成果的應用轉化，希望技術可以更好地服務基層。“通過再生水廠的升級改造，實現(xiàn)了精準曝氣，加藥除磷、脫氮等正在逐步實現(xiàn)智能化。”
作為技術骨干，王佳偉先后承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃、國家科技支撐計劃、北京市科技計劃等近十項省部級課題的研究工作，解決了國內污水處理廠處理設施能耗高、達標不穩(wěn)定等一系列問題，研究成果獲得了國家科技進步獎1項，國際水協(xié)會全球項目創(chuàng)新獎1項，省部級科技進步獎5項。在科技創(chuàng)新領域的辛勤耕耘，也讓他獲得了“首都勞動獎章”“全國水業(yè)杰出青年”等榮譽稱號。
王佳偉經(jīng)常囑咐團隊中的年輕人，科研要有前瞻性，“未來要繼續(xù)朝著讓再生水廠智慧化、資源化、生態(tài)化的方向，打通技術研發(fā)、產品開發(fā)、市場推廣應用的創(chuàng)新鏈，讓科技創(chuàng)新真正應用到實際當中。”
來源：中國水利報 2021年1月21日
作者：張爽 康琪
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