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王佳偉:讓污水處理廠插上科技的翅膀

2020年04月26日09:42  來源:人民網-北京頻道
 

如果通過技術可以讓機器設備自己適應污水變化,在污水處理過程中對各項水體參數進行動態處理,那麼污水處理也就實現了智能化,進而打造污水處理的智慧工廠,這正是北京排水集團科技研發中心主任王佳偉的夢想。在過去的十幾年裡,他和同事們共同致力於研發污水處理的先進手段和智能模式,目前已初步實現自動化控制,智慧水廠也初具雛形。

摸索:自主研發沼氣脫硫裝置

2003年,王佳偉進入了全國最早成立企業研發中心的北京排水集團。當時,北京排水集團成立了一個新的科研項目:沼氣脫硫。 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,所以專門成立了沼氣脫硫這一攻關課題。”王佳偉說,排水集團給出的時間是4個月,11月15日前必須實驗成功,否則就要從其他行業引進技術。正值酷暑,白天,全副武裝的王佳偉跟同事們一起在現場做實驗,1次、2次、100次、300次……到了晚上,進入實驗室檢測分析數據。到了10月,天氣漸漸涼爽下來,實驗終於有了些眉目。“那年的雪下得特別早,11月初就下了第一場雪。”王佳偉記得特別清楚。當時,實驗裝置被雪蓋住,大家一起掃雪,在寒冷的北風中做實驗。11月10日,實驗終於取得了穩定的效果,北京排水集團建成了自主研發的第一個沼氣脫硫裝置。這項技術研發成功每年為企業節省成本500多萬元,也開啟了王佳偉污水資源化利用和節能降耗的研發、轉化和產業化事業。

研發:脫氮除磷節能控制系統

脫氮除磷節能控制系統是一項基於國家布局,集團討論的污水處理技術。這項現在看來非常普通的技術,在當時大家都不是很了解,技術原理和操作方法大家都不了解。王佳偉帶領團隊從零做起。他學習了自動控制原理、數學建模和互聯網知識,結合自己污水處理的專業知識,開發了全國最大的一套試驗裝置。王佳偉帶領團隊每天24小時值守,分時取樣進行數據分析,就這樣盯了一年半。在分析數據基礎上,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。“工人更關注實際操作方便、指令准確這些非常具體的東西。”就這樣,王佳偉的研究思路不斷成熟,最終開發了基於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,並結合互聯網,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。自動化除磷加藥系統,減少了人工干預,每年為企業帶來經濟效益1000萬元以上。

夢想:污水資源化系統“馬車換汽車”

王佳偉的創新精神伴隨著他一路走來的軌跡。隨著北京市污水資源化工作的深入開展,王佳偉確認國際上正處於研究前沿的正滲透膜分離技術對於污水中的污染物可進行直接分離,既易於精確控制,同時顯著減少佔地、並可完全開發污水中潛在的能源,實現高效節能的污水深度處理。因此,他利用赴哈佛大學研修機會,潛心學習該項國際前沿技術。從裝置設想到模型搭建,從前沿理論到數理分析,王佳偉在訪學期間設計構建了1套以正滲透技術為核心的新型污水資源化利用系統,開展正滲透污水深度處理的試驗研究,掌握了正滲透技術的工藝操作參數和膜污染控制方法。“目前我們僅僅是掌握了工藝參數,距離應用還需要做很多工作。技術一旦突破意義非常重大,好比一輛嶄新的汽車。”正在科研道路上飛奔的王佳偉,希望污水資源化利用可以盡快由“馬車”轉變為“汽車”。

個人簡介

王佳偉,男,漢族,1976年5月出生,中共黨員,清華大學博士研究生畢業,教授級高級工程師,哈佛大學訪問學者,現任北京城市排水集團有限責任公司科技研發中心主任。承擔完成了國家和省部級課題研究7項,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,獲得首都勞動獎章和全國水業杰出青年等榮譽。

(責編:董兆瑞、高星)

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