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。從清華大學環境科學與工程專業博士畢業后，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中心主任，2020年榮獲“全國勞動模范”榮譽稱號。
經過生產一線的充分鍛煉，王佳偉在研發崗位多年致力于科技創新以及技術轉化工作的落地。他帶領研發中心團隊通過反復論證，提出了建設“全國水環境科創中心”、北京方莊“未來水廠”等具體實施規劃方案，完成了一批科技項目。王佳偉堅定創新與實踐的執著信念，成為北京污水處理行業里一名技術能手。
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——沼氣脫硫，這是北京第一家大規模排水企業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場做實驗，一次、兩次、一百次……晚上，又進入實驗室檢測分析數據。經過大家不懈努力，2003年11月10日，實驗終于取得了穩定成果，集團建成了自主研發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，水體富營養化很難避免。如何避免回補時出現水體富營養化，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、數學建模和互聯網知識，結合污水處理的專業知識，開發了一套實驗裝置。實驗的過程漫長而艱辛，他帶領團隊每天24小時值守，分時取樣進行數據分析，就這樣“盯”了一年半的時間。除了每天“泡”在實驗室，他還經常到生產一線了解情況，探索將控制系統的指令設計與生產實踐結合的有效途徑。
經過縝密的實驗與分析，王佳偉的研究思路不斷成熟，最終開發了基于脫氮除磷原理的前饋模型和反饋調節相結合的優化控制技術，并結合互聯網實現了工業化和信息化在污水處理行業的融合，形成了具有污水處理行業特色的污水處理廠動態調度控制系統，這也是國內首次實現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，每一個環節，他都秉持嚴謹求實的科學精神進行探索研究，有時為了保證數據的科學性和連續性，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據分析中，實現了在合理范圍內的精準脫氮除磷，使再生水水質穩定達標。僅脫氮一項，應用新技術就將污水中氮的數值降低了一半以上。
“這項生物處理工藝高效脫氮除磷節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。
技術創新實現雙贏
隨著再生水水質變好，出水穩定達標，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，以此實現能耗和物耗的雙節約。
面對此項研究涉及的環境工程、自動控制技術、通信工程技術和數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、數學建模等相關知識，一邊統籌精干力量，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，做好實驗參數的記錄和分析，查看數據變化趨勢是否與預測預想的相符合，并根據實際情況不斷調整參數。
王佳偉為了將實驗成果與現有工藝更好地結合，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，實現了精準曝氣，加藥除磷、脫氮等正在逐步實現智能化。”
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，國際水協會全球項目創新獎1項，省部級科技進步獎5項。在科技創新領域的辛勤耕耘，也讓他獲得了“首都勞動獎章”“全國水業杰出青年”等榮譽稱號。
王佳偉經常囑咐團隊中的年輕人，科研要有前瞻性，“未來要繼續朝著讓再生水廠智慧化、資源化、生態化的方向，打通技術研發、產品開發、市場推廣應用的創新鏈，讓科技創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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