作為“綠色奧運(yùn)”的象征,，奧林匹克森林公園萬眾矚目,，然而包括公園中心湖在內(nèi)的奧運(yùn)水系,，在不同程度上均存在水體富營養(yǎng)化的隱患。城市河湖對(duì)改善,、美化城市環(huán)境以及防洪,、排澇等都起重要作用，北京周邊河湖由于其氮磷含量較高,，極易發(fā)生富營養(yǎng)化,。由于水資源短缺，北京的城市污水經(jīng)深度處理后回用非常必要,。作為河流湖泊的補(bǔ)充水,，回用污水的脫氮除磷是重點(diǎn)和難點(diǎn)。除磷相對(duì)較為容易,，用加混凝劑的方法即可以實(shí)現(xiàn)。但脫氮卻很難,，氮在污水中的主要形態(tài)是氨氮（NH+4）和硝態(tài)氮（NO-3）,，用加混凝劑的方法都不易使其沉淀。
近年來,，通過國家自然科學(xué)基金重大國際合作研究項(xiàng)目“污水脫氮除磷新理論,、新工藝及過程控制”、重點(diǎn)項(xiàng)目“城市污水處理系統(tǒng)的智能控制理論,、方法與技術(shù)”以及面上項(xiàng)目“不同污水生物脫氮工藝中N2O產(chǎn)生量及過程控制”等的系統(tǒng)研究,，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境工程研究所所長彭永臻教授課題組在城市污水生物脫氮方面取得新的突破,。所獲技術(shù)不僅使城市污水經(jīng)深度處理后達(dá)到回用水的標(biāo)準(zhǔn)，而且使運(yùn)行成本也大大降低,，該項(xiàng)技術(shù)可為奧運(yùn)公園人工湖的安全補(bǔ)水提供有效的科技支撐,。近日，彭永臻接受了《科學(xué)時(shí)報(bào)》的專訪,。
技術(shù)獻(xiàn)禮北京奧運(yùn)
北京奧林匹克公園有一個(gè)200公頃的人工湖,。“湖中的水除了滲漏還要被蒸發(fā)，需要經(jīng)常補(bǔ)水,。如果用自來水補(bǔ)充成本就太高了,，其實(shí)經(jīng)過深度處理的城市生活污水可以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)給。我們的技術(shù)完全可以做到這一點(diǎn),，這也體現(xiàn)了科技奧運(yùn)和綠色奧運(yùn)精神,。”彭永臻說。
污水經(jīng)過深度處理,，磷的含量應(yīng)在每升0.5毫克以下,，氮含量每升2～3毫克以下，作為城市河湖的補(bǔ)水才比較安全,。彭永臻說：“磷的處理比較容易,，其在污水中大多以磷酸根的形式存在，在污水中加入化學(xué)混凝劑,，就可以使其沉淀,。但氮的處理卻很難，其在污水中的形態(tài)是氨氮和硝態(tài)氮,，用加混凝劑和用微濾超濾納濾等方法都不能將其去除,，而且費(fèi)用較高。生物脫氮是最有效和經(jīng)濟(jì)的方法,，經(jīng)過承擔(dān)國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的研究,，我們通過實(shí)時(shí)控制和模糊控制實(shí)現(xiàn)了城市污水低溫常溫條件下短程脫氮，使其脫氮的過程大大縮短,。”
“污水生物脫氮是將污水中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮,，再將其氧化為硝態(tài)氮的生化反應(yīng)：通常情況下，氨態(tài)氮要先轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮,，再轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮,，硝態(tài)氮在一定條件下再轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓ú蝗苡谒瑢?shí)現(xiàn)污水脫氮,。但近年來國際上一直在研究一種短程脫氮的方法,，即氨態(tài)氮變成亞硝態(tài)氮后使硝化反應(yīng)過程結(jié)束，不再氧化成硝態(tài)氮了,，而在另一種缺氧條件下直接轉(zhuǎn)為氮?dú)?。這樣不僅耗時(shí)短而且節(jié)省能源,，既節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用又節(jié)省有機(jī)碳源的投加量。當(dāng)然做到這一步需要很多條件,，我們的研究主要圍繞如何實(shí)現(xiàn)在通常條件下達(dá)到短程深度脫氮來進(jìn)行,。”彭永臻首先對(duì)記者進(jìn)行了科普。
“溫度是影響短程生物脫氮效果的重要環(huán)境條件之一,，會(huì)直接影響微生物的種群結(jié)構(gòu)和代謝活動(dòng),。在污水生物處理過程中，每一類微生物都有其進(jìn)行生命活動(dòng)的最佳溫度范圍,。一般情況下,，污水中氮的短程硝化溫度條件要在30℃左右，而我們利用實(shí)時(shí)過程控制,，在中試實(shí)驗(yàn)中,，使污水的溫度在12℃～25℃的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了短程深度脫氮的效果，平均亞硝化率和總氮去除率都在95%以上,。”彭永臻說,。
北京市的污水溫度范圍在13℃～25℃之間，這意味著,，無論在什么季節(jié),，北京的城市污水都能利用這一技術(shù)進(jìn)行深度脫氮處理。“國外專家對(duì)這一技術(shù)也作了相關(guān)研究,，但是他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中用的是高氨氮廢水,，而不是低氨氮的城市污水，我們?cè)趪鴥?nèi)外首次實(shí)現(xiàn)了低氨氮實(shí)際城市污水的低溫常溫短程硝化,。不僅如此,，我們實(shí)驗(yàn)過程持續(xù)了180天。”彭永臻說,。
據(jù)彭永臻介紹,，他的課題組還與北京市水科所和北京城市排水集團(tuán)共同承擔(dān)了“十五”重大水專項(xiàng)的研究，并在北京酒仙橋污水處理廠建成了一個(gè)日處理2萬噸的污水深度處理示范工程,。彭永臻說：“短程生物脫氮技術(shù)距大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離,，我們正在積極運(yùn)作，籌建更大規(guī)模的該類污水處理廠,。”
真材實(shí)料研以致用
科研成果的獲得離不開實(shí)驗(yàn)研究的積累,，而彭永臻課題組的實(shí)驗(yàn)研究更具獨(dú)到之處。“這就是從學(xué)校生活小區(qū)送往實(shí)驗(yàn)室的污水的管道,。”彭永臻在接受采訪時(shí)站起來將窗外的實(shí)驗(yàn)裝置指給記者，“所以我們?cè)谧鲗?shí)驗(yàn)的時(shí)候,，打開水管就有污水直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,，而國內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)室污水處理實(shí)驗(yàn)用的污水大都是人工配水（人工模擬）,。國外專家來這里參觀時(shí)，對(duì)這一點(diǎn)既佩服又羨慕：國外大學(xué)一般教學(xué)區(qū)和生活區(qū)分開,，而他們國家的法律規(guī)定污水不能從校園外引入校園,，但我們的學(xué)校基本是生活區(qū)和教學(xué)區(qū),、實(shí)驗(yàn)區(qū)在一起,，校園內(nèi)的生活污水直接可以供實(shí)驗(yàn)室用。這樣以實(shí)際污水為研究對(duì)象,，實(shí)驗(yàn)成果更容易得到推廣應(yīng)用,。”
記者采訪時(shí)，適逢中國科技大學(xué)一位教授在參觀他們室外的中型實(shí)驗(yàn)裝備,，實(shí)驗(yàn)室十幾位學(xué)生正在作實(shí)驗(yàn),。彭永臻對(duì)記者說：“廣泛地說，水處理分為給水處理和污水處理,，污水處理又分為工業(yè)污水處理和城市污水處理等,，我們實(shí)驗(yàn)室60%以上的研究方向以城市污水處理及回用為主，一半以上的研究時(shí)間都集中在城市污水處理上,，為能研以致用,，我們實(shí)驗(yàn)的模型都比較大，最大容積為400多升,，最小的也有幾十升,，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器比較大，這樣類似于‘中試’的實(shí)驗(yàn)成果更容易推廣到實(shí)際應(yīng)用上,。”
成果人才一舉兩得
采訪中,，記者還得知：彭永臻課題組對(duì)該技術(shù)研究的論文將發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)主辦的EnvironmentalScience&Technology上。彭永臻說：“這是我們從來沒有發(fā)表過論文的雜志,，在環(huán)境工程領(lǐng)域影響因子很高,。但起初與我們合作的日本教授并不主張我們向該雜志投稿，并說EST一般不收錄工程技術(shù)方面的論文,。但我覺得他們是環(huán)境技術(shù)方面的權(quán)威期刊,，我們也是質(zhì)量高的論文，不怕他們不接受,，最終不僅被EST的評(píng)委和編輯接受,，而且還給予很高的評(píng)價(jià)。”
據(jù)了解,，彭永臻自2000年從哈爾濱工業(yè)大學(xué)調(diào)到北京工業(yè)大學(xué)以來,，已和學(xué)生共同發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文60多篇，論文總數(shù)達(dá)到300多篇，其中EnvironmentalScience&Technology,、WaterScience&Technology,、EnvironmentalEngineeringScience等9個(gè)國際學(xué)術(shù)雜志接納北京工業(yè)大學(xué)的學(xué)術(shù)論文尚屬首次。
彭永臻很忙,，采訪中辦公室電話不斷響起,，為保持采訪完整，他讓學(xué)生代接了幾個(gè)電話,，但哈爾濱工業(yè)大學(xué)來的一個(gè)電話讓他不得不接……
彭永臻還是哈爾濱工業(yè)大學(xué)的兼職教授,，兼職教授在哈工大每招一個(gè)博士生都要交給學(xué)校一定的培養(yǎng)費(fèi)，以便對(duì)學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)貼,；由于彭教授指導(dǎo)的博士生在2005年,、2006年連續(xù)兩年獲得全國百篇優(yōu)秀博士學(xué)位論文，該校破例讓他新入學(xué)的博士生免交了培養(yǎng)費(fèi),。
彭永臻說：“基金項(xiàng)目不僅出了成果而且培養(yǎng)了人才,！”
近年來，彭永臻還有5名學(xué)生的博士學(xué)位論文被評(píng)為校優(yōu)秀博士學(xué)位論文,，其中北京工業(yè)大學(xué)2名,、哈爾濱工業(yè)大學(xué)3名。他還有一個(gè)學(xué)生們都知道的口號(hào)：“把從普通學(xué)校來的學(xué)生培養(yǎng)成優(yōu)秀畢業(yè)生,。”
