打造污水处理的智慧工厂——记“全国劳动模范”王佳伟
王佳伟进行污水实验 北京排水集团供图
□本报通讯员 张爽 康琪
一身白大褂，一排实验瓶，这是王佳伟工作的日常。从清华大学环境科学与工程专业博士毕业后，王佳伟在北京城市排水集团一干就是18年，如今已成长为集团科技研发中心主任，2020年荣获“全国劳动模范”荣誉称号。
经过生产一线的充分锻炼，王佳伟在研发岗位多年致力于科技创新以及技术转化工作的落地。他带领研发中心团队通过反复论证，提出了建设“全国水环境科创中心”、北京方庄“未来水厂”等具体实施规划方案，完成了一批科技项目。王佳伟坚定创新与实践的执着信念，成为北京污水处理行业里一名技术能手。
污水处理提档升级
2003年，王佳伟进入北京排水集团，当时正值新的科研项目研发——沼气脱硫，这是北京第一家大规模排水企业采用厌氧消化处理污水。
“厌氧消化在当时是非常先进的技术，但在处理污水过程中，会产生有毒有害气体，所以研究沼气脱硫专门成立了课题组，集团给出的实验时间是4个月。”王佳伟回忆道。
时值酷暑。白天，全副武装的王佳伟跟同事们一起在现场做实验，一次、两次、一百次……晚上，又进入实验室检测分析数据。经过大家不懈努力，2003年11月10日，实验终于取得了稳定成果，集团建成了自主研发的第一个沼气脱硫装置，同时也开启了王佳伟将污水资源化的新征程。
北京是典型的资源型缺水城市，将污水资源化是解决城市缺水至关重要的手段，可是当再生水回补至河湖时，水体富营养化很难避免。如何避免回补时出现水体富营养化，提升河湖水质，是王佳伟一直努力的方向，也是他研究脱氮除磷技术的根本目的。
为了打破技术壁垒，他学习了自动控制原理、数学建模和互联网知识，结合污水处理的专业知识，开发了一套实验装置。实验的过程漫长而艰辛，他带领团队每天24小时值守，分时取样进行数据分析，就这样“盯”了一年半的时间。除了每天“泡”在实验室，他还经常到生产一线了解情况，探索将控制系统的指令设计与生产实践结合的有效途径。
经过缜密的实验与分析，王佳伟的研究思路不断成熟，最终开发了基于脱氮除磷原理的前馈模型和反馈调节相结合的优化控制技术，并结合互联网实现了工业化和信息化在污水处理行业的融合，形成了具有污水处理行业特色的污水处理厂动态调度控制系统，这也是国内首次实现污水处理技术从单一污染物减排到多元综合利用的转变。
科学精神引领向前
由于脱氮除磷处理工艺相对复杂，王佳伟带领团队建立了一个每天可处理300吨污水的实验装置，以此模拟和实验在各种条件下对污染物去除的影响。
在研究的过程中需要反复进行实验，不断调整工艺，每一个环节，他都秉持严谨求实的科学精神进行探索研究，有时为了保证数据的科学性和连续性，需要进行至少十几个小时的测试实验。
终于，在团队的不懈努力下，在一次次的实验和数据分析中，实现了在合理范围内的精准脱氮除磷，使再生水水质稳定达标。仅脱氮一项，应用新技术就将污水中氮的数值降低了一半以上。
“这项生物处理工艺高效脱氮除磷节能控制技术在北京排水集团的‘三年行动计划’中得到推广应用，再生水水质得到了进一步提升。”王佳伟说。
技术创新实现双赢
随着再生水水质变好，出水稳定达标，王佳伟又开始琢磨新的研究方向。结合自己在北京高碑店污水处理厂工作8年的实践积累，他始终认为，污水处理厂在运行方面还有进一步优化的空间，为此他开始积极探索水厂的自动化、智能化运行。
“污水处理是一个复杂的微生物过程，由于污水本身具有腐蚀性，所以一些设备设施不太容易实现自动化。”王佳伟表示，研究自动化、智能化运行技术具有重要意义，可在合理能耗水平下，尽量减少人工干预，以此实现能耗和物耗的双节约。
面对此项研究涉及的环境工程、自动控制技术、通信工程技术和数学建模技术等多学科知识，王佳伟不断充实自己，一边加强自身学习，掌握自动控制原理、数学建模等相关知识，一边统筹精干力量，聚力开展研究。他带领团队建立了实验模型预测和计算药物的投加量及参数，做好实验参数的记录和分析，查看数据变化趋势是否与预测预想的相符合，并根据实际情况不断调整参数。
王佳伟为了将实验成果与现有工艺更好地结合，带着技术实施方案来到了再生水厂，积极推动技术成果的应用转化，希望技术可以更好地服务基层。“通过再生水厂的升级改造，实现了精准曝气，加药除磷、脱氮等正在逐步实现智能化。”
作为技术骨干，王佳伟先后承担了国家高技术研究发展计划、国家科技支撑计划、北京市科技计划等近十项省部级课题的研究工作，解决了国内污水处理厂处理设施能耗高、达标不稳定等一系列问题，研究成果获得了国家科技进步奖1项，国际水协会全球项目创新奖1项，省部级科技进步奖5项。在科技创新领域的辛勤耕耘，也让他获得了“首都劳动奖章”“全国水业杰出青年”等荣誉称号。
王佳伟经常嘱咐团队中的年轻人，科研要有前瞻性，“未来要继续朝着让再生水厂智慧化、资源化、生态化的方向，打通技术研发、产品开发、市场推广应用的创新链，让科技创新真正应用到实际当中。”
来源：中国水利报 2021年1月21日
作者：张爽 康琪
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彭永臻 中国工程院院士、北京工业大学教授
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周 维 原国务院三峡办正司级巡视员、副司长，研究员
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