“美麗中國”治水人

蔡巧玉

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。從歷史角度看，人類的生產(chǎn)生活以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展都是“因水而生、因水而興”。水體作為一方命脈，不僅有水體循環(huán)、水土保持、貯水調(diào)洪、水質(zhì)涵養(yǎng)等功能，而且還是調(diào)節(jié)溫濕度、改善地區(qū)小氣候的重要保障。千百年來，讓江河更加安瀾、山川更加秀美、水利更好地造福中華民族，一直是中國人民的美好愿望。然而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的突飛猛進(jìn)，我國許多城鎮(zhèn)的水體污染和生態(tài)退化問題已十分突出，水體水質(zhì)凈化與生態(tài)修復(fù)日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，解決河流污染、恢復(fù)水體的生態(tài)和社會功能問題是許多城鎮(zhèn)可持續(xù)發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵任務(wù)之一，而這一難題自然也擺在了治水專家和團(tuán)隊(duì)們的案頭。

山清水秀的好生態(tài)，承載著人民群眾對于美好生活的向往。許多人都注意到，習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告對現(xiàn)代化的目標(biāo)設(shè)計(jì)中，于強(qiáng)調(diào)“富強(qiáng)、民主、文明、和諧”的基礎(chǔ)之上，增加了“美麗”一詞?！熬G水青山就是金山銀山！”為了實(shí)現(xiàn)美麗中國的全新愿景，加快生態(tài)文明體制改革的部署，黨中央專門提出了“加快水污染防治”的要求。站在新時(shí)代新起點(diǎn)上，水環(huán)境治理上升到了國家高度，做好“治水”文章，生態(tài)文明建設(shè)才能實(shí)實(shí)在在地提振人民群眾的獲得感和幸福感。

善為國者，必先治水。治水不僅是一項(xiàng)土木工程、水生態(tài)修復(fù)工程，更重要的還是一個社會系統(tǒng)工程。放眼全世界，水污染的治理之路都絕非輕松。上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司總工程師張辰就在這條艱苦卓絕的攻關(guān)路途上不斷創(chuàng)新，砥礪前行，圍繞國家水資源和生態(tài)治理的重大需求，把文章寫在了祖國的江河湖海，把科技成果應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化強(qiáng)國的建設(shè)中。在30多年的工作里，他先后擔(dān)任了30多項(xiàng)大型污水處理工程和水環(huán)境治理工程的設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人，催生了一大批填補(bǔ)國內(nèi)空白、達(dá)到國際領(lǐng)先水平的一流成果，在建設(shè)美麗中國的歷史進(jìn)程中不斷書寫著亮眼的治水答卷。

國家的認(rèn)可與褒獎

2020年一開年，張辰就收獲了一份喜訊。在1月10日于北京人民大會堂隆重召開的2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，以他領(lǐng)銜完成的“大型污水廠污水污泥臭氣高效處理工程技術(shù)體系與應(yīng)用”榮獲了國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎！這是國家對他這么多年來，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)環(huán)境友好型污水廠，實(shí)現(xiàn)“水、泥、氣”同步治理和規(guī)?；茝V應(yīng)用的最大認(rèn)可和褒獎。

長久以來，在我國環(huán)保全產(chǎn)業(yè)鏈中，污水處理一直都是重中之重。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不光大中城市，小城市及城鎮(zhèn)也開始了污水處理設(shè)施的建設(shè)。但是，城鎮(zhèn)污水廠既是水體污染物削減的重要承擔(dān)者，又是污泥和臭氣產(chǎn)生“大戶”，具有能源消耗大、污泥產(chǎn)量大、臭氣通量大等特點(diǎn)。隨著我國污水處理廠的大規(guī)模建設(shè)，對污水、污泥、臭氣高效同步處理也提出了極高要求。

21世紀(jì)初，我國污水缺乏高標(biāo)準(zhǔn)處理技術(shù)，無法滿足日趨嚴(yán)格的出水質(zhì)量要求；污泥缺乏適用于國情的處理處置技術(shù)，80%污泥未得到無害化處置和資源化利用；臭氣收集處理處于空白，引發(fā)的廠群矛盾日益突出，嚴(yán)重削弱了污水廠建設(shè)效益。張辰設(shè)想，如果能夠變廢為寶，將一座座污水處理廠變成城市的資源廠和能源廠，成為城市生命線不可或缺的一部分，那么污水處理廠的意義和價(jià)值將被無限放大。也正是基于這一初心，張辰開始全身心投入到相關(guān)的研究當(dāng)中。

據(jù)張辰介紹，我國污水廠進(jìn)水砂含量高，有機(jī)物含量低，砂粒上附著15%左右的有機(jī)物，普通沉砂池對有機(jī)物包覆的砂截留效果不佳，導(dǎo)致后續(xù)管道、設(shè)備堵塞磨損嚴(yán)重，且有機(jī)物隨砂流失加劇了生物處理碳源不足問題。污水C/N比低且碳源利用效率不高，制約生物處理效率，出水總氮難以高標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)針對這些問題夜以繼日地研究和實(shí)驗(yàn)，最終攻克了污水高效除砂保碳技術(shù)，首次解決了污水生物處理碳源利用效率低的難題，并創(chuàng)新性提出了“源頭保碳-過程節(jié)碳-末端捕碳”高效脫氮模式，開發(fā)出污水高效脫氮處理技術(shù)，成功突破了低C/N比污水總氮高標(biāo)準(zhǔn)處理的瓶頸。

十多年前，毋庸諱言，我國污泥處理處置水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。張辰回憶起當(dāng)時(shí)的情況：“我國沒有符合國情的污泥產(chǎn)量計(jì)算模型，而國外模型參數(shù)又不適用，污泥設(shè)施無法準(zhǔn)確設(shè)計(jì)；受進(jìn)水水質(zhì)影響，我國污泥有機(jī)物含量低，厭氧消化經(jīng)濟(jì)效益差，資源化比例不足3%，遠(yuǎn)低于國外（美國58%，歐盟50%）；脫水污泥含水率只能降至80%左右，無法滿足園林綠化、填埋等處置要求，污泥沒有出路，大型污水廠面臨的問題尤為嚴(yán)峻。”

面對困局，張辰保持著清醒的頭腦，在他看來，污泥治理關(guān)鍵是在產(chǎn)量精確預(yù)測基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)資源高品質(zhì)利用和深度減量。由此，他帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了我國污泥產(chǎn)量計(jì)算方法，攻克污泥有機(jī)質(zhì)含量低、厭氧消化產(chǎn)氣量少的難題，突破了污泥深度減量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污泥資源高品質(zhì)利用。

同時(shí)，污水、污泥處理伴隨大量臭氣產(chǎn)生，易引發(fā)二次污染和廠群矛盾。這個項(xiàng)目立項(xiàng)之初，我國污水廠臭氣處理尚處于一片空白。臭氣釋放規(guī)律不清楚，除臭設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)。此外，大型污水處理廠臭氣濃度變化大、沖擊負(fù)荷高，傳統(tǒng)除臭一般采用單一技術(shù)去除復(fù)雜組分，效果不理想。

張辰指出，臭氣治理關(guān)鍵是在釋放特性準(zhǔn)確識別基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全量收集與高效處理。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了首次識別污水廠臭氣組分特點(diǎn)和釋放特性，解決了大跨度空間臭氣全量均勻收集難題，集成開發(fā)出臭氣高效處理技術(shù)，并編制國家標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)國內(nèi)空白，消除大型污水廠的“鄰避效應(yīng)”，臭氣去除率高達(dá)99.99%。

歷時(shí)10余年攻克技術(shù)難關(guān)，張辰領(lǐng)銜團(tuán)隊(duì)研發(fā)出大型污水廠污水、污泥、臭氣高效處理工程技術(shù)體系，推廣應(yīng)用于包括全國20個省會城市及直轄市的120余座污水廠，污水處理總規(guī)模近3000萬m3/d，近三年工程設(shè)計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益12.48億元，相應(yīng)工程投資超過1000億元，將我國污水處理技術(shù)一舉帶入國際先進(jìn)水平行列。

系統(tǒng)思維“六部曲”

水污染治理千頭萬緒，既需要巨大的人力財(cái)力、科技物力的投入，更需要落實(shí)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，加快轉(zhuǎn)變治水興水管水思路。張辰主張要以系統(tǒng)工程的思維和眼光來審視水環(huán)境治理問題，一定要站在生態(tài)修復(fù)的高度，實(shí)現(xiàn)從污水控源、污水處理、污泥清理到水體修復(fù)的全過程、全系統(tǒng)、全方位治理，努力實(shí)現(xiàn)“水清、流暢、岸綠、景美”的治理目標(biāo)。

生態(tài)文明建設(shè)需有系統(tǒng)思維，水生態(tài)文明屬于生態(tài)文明的一部分，解決水的問題也需堅(jiān)持系統(tǒng)思維。張辰獨(dú)具匠心地總結(jié)出系統(tǒng)思維的“六部曲”——系統(tǒng)調(diào)查、系統(tǒng)規(guī)劃、系統(tǒng)研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)評估和系統(tǒng)運(yùn)維管理?！昂喍灾褪窍戎巯到y(tǒng)調(diào)查，建立系統(tǒng)的規(guī)劃，開展系統(tǒng)的研究，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)評估和系統(tǒng)運(yùn)維管理，使得我國排水系統(tǒng)恢復(fù)到原有的系統(tǒng)思維?！睆埑浇忉尩?。

首先，需要建立起水循環(huán)的信息系統(tǒng)，包括降水、污染源、管網(wǎng)泵站、河道、污水廠等水生態(tài)系統(tǒng)要素的信息數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫既是前期調(diào)查的成果，也是后期運(yùn)行管理數(shù)字化平臺的基礎(chǔ)。另外，包括污染源的調(diào)查、環(huán)境條件的調(diào)查，這些都是系統(tǒng)調(diào)查中很重要的部分。張辰舉例說，比如，雨污混接、污水直排、水流不暢、底泥淤積、垃圾淤塞等一系列的問題，都是水環(huán)境治理內(nèi)容。如果不做詳盡調(diào)查，不去做科學(xué)數(shù)字化的平臺，對于后續(xù)的工作就不能很好地解決。

其次，水環(huán)境整治本身就是一個系統(tǒng)，但從城市總體的規(guī)劃，再到最近海綿城市的專項(xiàng)規(guī)劃，還有傳統(tǒng)的雨水、污水、城市水系等各個專業(yè)的規(guī)劃，中間各個規(guī)范的銜接存在很大的問題，做好各個規(guī)劃的銜接，也是系統(tǒng)規(guī)劃很重要的內(nèi)容。對此，張辰感嘆：“這看似容易，實(shí)則很難?！?/p>

第一步是系統(tǒng)研究。不僅僅是針對某一點(diǎn)，例如調(diào)蓄池的規(guī)范，有源頭、中途、末端，這個調(diào)蓄從污染控制而言，到底是在源頭還是中途還是末端，各有各的要素，需要分清層次來做這方面的工作。張辰以清除河道的垃圾為例指出，清淤采取什么樣的措施，以及清淤后的污泥怎么處理也是系統(tǒng)研究的內(nèi)容。包括清淤的方式，一次、兩次還是長效的清淤，還有是否按照規(guī)劃標(biāo)高清淤，或者采用生態(tài)的清淤方式，這都需要對河道底泥物理、化學(xué)、生物及泥水界面交換過程釋放影響機(jī)制進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

系統(tǒng)研究之后便是系統(tǒng)設(shè)計(jì)。張辰指出，水環(huán)境整治系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)以水環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，以現(xiàn)狀問題為導(dǎo)向，以污染總量控制為依據(jù)，采取“源頭、過程和末端相結(jié)合、綠色和灰色相結(jié)合、工程與非工程相結(jié)合”的工作思路，要考慮多種技術(shù)手段、多部門協(xié)作、多專業(yè)統(tǒng)籌。張辰特別強(qiáng)調(diào)“十六字方針”——源頭治理、過程控制、制度設(shè)計(jì)和技術(shù)手段。他還指出，如果源頭治理在服務(wù)范圍內(nèi)有“城中村”的，要考慮環(huán)村圍截，新建小區(qū)分流和排道整治等問題。不僅僅是源頭這一點(diǎn)，還包括滲透和一些污染的治理，都要因地制宜采取一系列系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念來充分考慮。

接下來是系統(tǒng)評估。水體治理是一個長期的過程，通過評估做一些定量的決策，從源頭的系統(tǒng)調(diào)查開始，系統(tǒng)地規(guī)劃、系統(tǒng)地研究，還有系統(tǒng)地評估來轉(zhuǎn)變思維，用系統(tǒng)思維針對水環(huán)境的治理?？梢圆捎靡恍┫冗M(jìn)評估手段，評估水環(huán)境容量是多少、污染物負(fù)荷是多少、截流系統(tǒng)的規(guī)模與溢流頻次的關(guān)系、活水策略下的泵閘調(diào)度規(guī)則以及近、遠(yuǎn)期目標(biāo)的可達(dá)性等內(nèi)容。

最后，是系統(tǒng)管理運(yùn)營和維護(hù)。張辰表示，可以通過感知層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)用層等多層級的構(gòu)架和管理，在現(xiàn)有的情況下，利用互聯(lián)網(wǎng)+、AI人工智能技術(shù)等，借助智慧排水平臺，對設(shè)施狀況、運(yùn)行維護(hù)、智能控制等方面能及時(shí)、準(zhǔn)確和高效管理，使得我們的排水工程、系統(tǒng)工程更上一個臺階。

總之，水污染治理最終的目的一定是水環(huán)境和水質(zhì)的改善，讓老百姓真正看到水清岸綠、魚翔淺底。張辰提出，要將雷厲風(fēng)行和久久為功結(jié)合起來。先雷厲風(fēng)行地解決老百姓最關(guān)心的問題，將河流治理得不黑不臭，提高老百姓感知。然后苦心經(jīng)營，久久為功，將每一道水系都變成一條功能達(dá)標(biāo)、可親近的生態(tài)河流。

治水永遠(yuǎn)在路上

水是民生的一面鏡子。水利興則倉廩實(shí)、民安居、市井美。水污染治理是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的事業(yè)，尤其是在我國水資源緊缺與水資源污染同時(shí)存在的局面下，這更要求我們必須要把治水放到美麗中國建設(shè)中的優(yōu)先位置來抓。

在30多年的工作實(shí)踐中，張辰致力于污水、污泥、臭氣和雨水污染控制技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用工作，成果廣泛推廣于全國。他先后擔(dān)任過30多項(xiàng)國家重大“水專項(xiàng)”、上海市科委重大項(xiàng)目等科研課題的負(fù)責(zé)人，創(chuàng)下了多項(xiàng)業(yè)界紀(jì)錄。例如，他主持了國家重大“水專項(xiàng)”第一個污泥規(guī)劃課題“重點(diǎn)流域城市污水處理廠污泥處理處置技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用研究”、國家住建部的行業(yè)頂層設(shè)計(jì)課題“城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系研究”、上海市首個海綿城市建設(shè)指導(dǎo)課題“上海市海綿城市規(guī)劃與建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究”、上海市第一個內(nèi)澇防治課題“上海市中心城區(qū)應(yīng)對內(nèi)澇技術(shù)研究與工程示范”等重大課題；主持了亞洲最大的上海白龍港污水處理廠、擁有世界上最大的一體化生物反應(yīng)池和國內(nèi)第一套污泥干化焚燒處理裝置的上海石洞口污水處理廠、全國最大的白龍港污泥深度脫水工程、上海市最大的污水治理二期工程、西南地區(qū)最大的重慶雞冠石污水處理廠、中原地區(qū)最大的鄭州王新莊污水處理廠等重大工程。

國家優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎4項(xiàng)、全國行業(yè)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎8項(xiàng)、上海市優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎15項(xiàng)、國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎3項(xiàng)、上海市科技進(jìn)步獎一等獎3項(xiàng)、上海市技術(shù)發(fā)明獎一等獎1項(xiàng)、新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選、全國工程勘察設(shè)計(jì)大師……30年下來，水環(huán)境領(lǐng)域的獎項(xiàng)，張辰幾乎都有斬獲，可謂榮譽(yù)加身，但是他對此卻十分看淡?！爸嗡@么大項(xiàng)目的完成肯定是集體的貢獻(xiàn)，團(tuán)隊(duì)每個人缺了誰都不行。在整個攻關(guān)過程中，要揚(yáng)長避短，能夠形成一股合力，這一點(diǎn)才是最重要的！”張辰如是說。

在張辰看來，水環(huán)境是城市治理的重要一環(huán)，應(yīng)該是一個開放的、實(shí)踐的過程，技術(shù)創(chuàng)新的成果最終要體現(xiàn)在工程效果上，要科學(xué)與工程結(jié)合，技術(shù)同管理結(jié)合，要以直接治水效果作為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。要讓實(shí)驗(yàn)室的研究能落地，技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，能實(shí)際解決中國的環(huán)境問題。

在和團(tuán)隊(duì)成員的交流中，他希望年輕人能具有更開闊的眼界，及時(shí)了解學(xué)科動態(tài)和技術(shù)前沿。能自己去思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，要勇于創(chuàng)新，要對現(xiàn)有的工程、技術(shù)或者科學(xué)應(yīng)用做出具體的貢獻(xiàn)，能夠成為為國家重大環(huán)境問題的解決和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施提供理論支持、決策支撐和技術(shù)服務(wù)的復(fù)合型創(chuàng)新人才。

“科研只是在實(shí)驗(yàn)室里面的這一段過程，我更希望年輕人能夠走出實(shí)驗(yàn)室，走到真正的江河湖海中去發(fā)揮他們的才能。‘秀才治水‘室內(nèi)治水是行不通的。”張辰對待年輕人有著更深一層的期待。在他看來，目前國內(nèi)有太多的科研成果躺在實(shí)驗(yàn)室的報(bào)告里面，高?？蒲型髽I(yè)的工程嚴(yán)重脫節(jié)。高校只培養(yǎng)了人才，產(chǎn)生思想，然后成果卻很難轉(zhuǎn)化成為市場生產(chǎn)力，兩者之間總還相差著最后一公里。

“知行合一”——讓科學(xué)研究成果“落地生根，開花結(jié)果”，解決國家的生態(tài)和環(huán)境關(guān)鍵問題，是張辰和他的團(tuán)隊(duì)成員一貫的信念。團(tuán)隊(duì)始終把國家民族的利益放在首位，多次臨危受命，在攻堅(jiān)克難中出色地完成了使命。

如今，繁忙的工作幾乎讓張辰?jīng)]有了業(yè)余時(shí)間，但是他依然在水治理的道路上樂此不疲地奮斗著。他說，水是萬物之源，只要華夏大地還有一江一河的水質(zhì)有問題，他就不會停下建設(shè)美麗中國的腳步。自己大半輩子都在和有問題的水打交道，希望能夠通過自己和同行們的努力，早一天讓國內(nèi)的水環(huán)境得到徹底改善，真正實(shí)現(xiàn)溯本清源！

專家簡介

張辰，教授級高級工程師，全國工程勘察設(shè)計(jì)大師，現(xiàn)任上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司總工程師，兼任中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會副理事長、中國土木工程學(xué)會常務(wù)理事等職務(wù)。長期從事污水處理和水環(huán)境保護(hù)科技研發(fā)與工程設(shè)計(jì)工作，圍繞國家重要科技需求和重大工程創(chuàng)新需要，開展了多項(xiàng)科技攻關(guān)工作，積極將科技成果應(yīng)用于工程實(shí)際，科技創(chuàng)新成就十分突出，為我國水環(huán)境保護(hù)和改善做出了重大貢獻(xiàn)。