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(jìn)行污水實(shí)驗(yàn) 北京排水集團(tuán)供圖

□本報(bào)通訊員 張爽 康琪

一身白大褂，一排實(shí)驗(yàn)瓶，這是王佳偉工作的日常。從清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)博士畢業(yè)后，王佳偉在北京城市排水集團(tuán)一干就是18年，如今已成長為集團(tuán)科技研發(fā)中心主任，2020年榮獲“全國勞動模范”榮譽(yù)稱號。

經(jīng)過生產(chǎn)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(shù)轉(zhuǎn)化工作的落地。他帶領(lǐng)研發(fā)中心團(tuán)隊(duì)通過反復(fù)論證，提出了建設(shè)“全國水環(huán)境科創(chuàng)中心”、北京方莊“未來水廠”等具體實(shí)施規(guī)劃方案，完成了一批科技項(xiàng)目。王佳偉堅(jiān)定創(chuàng)新與實(shí)踐的執(zhí)著信念，成為北京污水處理行業(yè)里一名技術(shù)能手。

污水處理提檔升級

2003年，王佳偉進(jìn)入北京排水集團(tuán)，當(dāng)時正值新的科研項(xiàng)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(dāng)時是非常先進(jìn)的技術(shù)，但在處理污水過程中，會產(chǎn)生有毒有害氣體，所以研究沼氣脫硫?qū)ｉT成立了課題組，集團(tuán)給出的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，一次、兩次、一百次……晚上，又進(jìn)入實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)終于取得了穩(wěn)定成果，集團(tuán)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(guān)重要的手段，可是當(dāng)再生水回補(bǔ)至河湖時，水體富營養(yǎng)化很難避免。如何避免回補(bǔ)時出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化，提升河湖水質(zhì)，是王佳偉一直努力的方向，也是他研究脫氮除磷技術(shù)的根本目的。

為了打破技術(shù)壁壘，他學(xué)習(xí)了自動控制原理、數(shù)學(xué)建模和互聯(lián)網(wǎng)知識，結(jié)合污水處理的專業(yè)知識，開發(fā)了一套實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)的過程漫長而艱辛，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)每天24小時值守，分時取樣進(jìn)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(shí)驗(yàn)室，他還經(jīng)常到生產(chǎn)一線了解情況，探索將控制系統(tǒng)的指令設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合的有效途徑。

經(jīng)過縝密的實(shí)驗(yàn)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(diào)節(jié)相結(jié)合的優(yōu)化控制技術(shù)，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)實(shí)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(diào)度控制系統(tǒng)，這也是國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)污水處理技術(shù)從單一污染物減排到多元綜合利用的轉(zhuǎn)變。

科學(xué)精神引領(lǐng)向前

由于脫氮除磷處理工藝相對復(fù)雜，王佳偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了一個每天可處理300噸污水的實(shí)驗(yàn)裝置，以此模擬和實(shí)驗(yàn)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(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不斷調(diào)整工藝，每一個環(huán)節(jié)，他都秉持嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神進(jìn)行探索研究，有時為了保證數(shù)據(jù)的科學(xué)性和連續(xù)性，需要進(jìn)行至少十幾個小時的測試實(shí)驗(yàn)。

終于，在團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，在一次次的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析中，實(shí)現(xiàn)了在合理范圍內(nèi)的精準(zhǔn)脫氮除磷，使再生水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。僅脫氮一項(xiàng)，應(yīng)用新技術(shù)就將污水中氮的數(shù)值降低了一半以上。

“這項(xiàng)生物處理工藝高效脫氮除磷節(jié)能控制技術(shù)在北京排水集團(tuán)的‘三年行動計(jì)劃’中得到推廣應(yīng)用，再生水水質(zhì)得到了進(jìn)一步提升?！蓖跫褌フf。

技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)雙贏

隨著再生水水質(zhì)變好，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，王佳偉又開始琢磨新的研究方向。結(jié)合自己在北京高碑店污水處理廠工作8年的實(shí)踐積累，他始終認(rèn)為，污水處理廠在運(yùn)行方面還有進(jìn)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(yùn)行。

“污水處理是一個復(fù)雜的微生物過程，由于污水本身具有腐蝕性，所以一些設(shè)備設(shè)施不太容易實(shí)現(xiàn)自動化?！蓖跫褌ケ硎?，研究自動化、智能化運(yùn)行技術(shù)具有重要意義，可在合理能耗水平下，盡量減少人工干預(yù)，以此實(shí)現(xiàn)能耗和物耗的雙節(jié)約。

面對此項(xiàng)研究涉及的環(huán)境工程、自動控制技術(shù)、通信工程技術(shù)和數(shù)學(xué)建模技術(shù)等多學(xué)科知識，王佳偉不斷充實(shí)自己，一邊加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，掌握自動控制原理、數(shù)學(xué)建模等相關(guān)知識，一邊統(tǒng)籌精干力量，聚力開展研究。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測和計(jì)算藥物的投加量及參數(shù)，做好實(shí)驗(yàn)參數(shù)的記錄和分析，查看數(shù)據(jù)變化趨勢是否與預(yù)測預(yù)想的相符合，并根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整參數(shù)。

王佳偉為了將實(shí)驗(yàn)成果與現(xiàn)有工藝更好地結(jié)合，帶著技術(shù)實(shí)施方案來到了再生水廠，積極推動技術(shù)成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化，希望技術(shù)可以更好地服務(wù)基層?！巴ㄟ^再生水廠的升級改造，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)曝氣，加藥除磷、脫氮等正在逐步實(shí)現(xiàn)智能化。”

作為技術(shù)骨干，王佳偉先后承擔(dān)了國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、國家科技支撐計(jì)劃、北京市科技計(jì)劃等近十項(xiàng)省部級課題的研究工作，解決了國內(nèi)污水處理廠處理設(shè)施能耗高、達(dá)標(biāo)不穩(wěn)定等一系列問題，研究成果獲得了國家科技進(jìn)步獎1項(xiàng)，國際水協(xié)會全球項(xiàng)目創(chuàng)新獎1項(xiàng)，省部級科技進(jìn)步獎5項(xiàng)。在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的辛勤耕耘，也讓他獲得了“首都勞動獎?wù)隆薄叭珖畼I(yè)杰出青年”等榮譽(yù)稱號。

王佳偉經(jīng)常囑咐團(tuán)隊(duì)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(shù)研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)、市場推廣應(yīng)用的創(chuàng)新鏈，讓科技創(chuàng)新真正應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。”    

來源：中國水利報(bào)  作者: 張爽 康琪

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