蔡巧玉

水是生命之源、生產之要、生態(tài)之基。從歷史角度看，人類的生產生活以及經濟發(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、貯水調洪、水質涵養(yǎng)等功能，而且還是調節(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。然而隨著經濟的快速發(fā)展和城市化進程的突飛猛進，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，水體水質凈化與生態(tài)修復日益成為人們關注的焦點。因此，解決河流污染、恢復水體的生態(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鍵任務之一，而這一難題自然也擺在了治水專家和團隊們的案頭。

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，習近平總書記在黨的十九大報告對現代化的目標設計中，于強調“富強、民主、文明、和諧”的基礎之上，增加了“美麗”一詞?！熬G水青山就是金山銀山！”為了實現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。站在新時代新起點上，水環(huán)境治理上升到了國家高度，做好“治水”文章，生態(tài)文明建設才能實實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。治水不僅是一項土木工程、水生態(tài)修復工程，更重要的還是一個社會系統工程。放眼全世界，水污染的治理之路都絕非輕松。上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司總工程師張辰就在這條艱苦卓絕的攻關路途上不斷創(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，把科技成果應用在實現現代化強國的建設中。在30多年的工作里，他先后擔任了30多項大型污水處理工程和水環(huán)境治理工程的設計負責人，催生了一大批填補國內空白、達到國際領先水平的一流成果，在建設美麗中國的歷史進程中不斷書寫著亮眼的治水答卷。

國家的認可與褒獎

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年度國家科學技術獎勵大會上，以他領銜完成的“大型污水廠污水污泥臭氣高效處理工程技術體系與應用”榮獲了國家科學技術進步獎二等獎！這是國家對他這么多年來，為了保護生態(tài)環(huán)境，建設環(huán)境友好型污水廠，實現“水、泥、氣”同步治理和規(guī)?；茝V應用的最大認可和褒獎。

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

21世紀初，我國污水缺乏高標準處理技術，無法滿足日趨嚴格的出水質量要求；污泥缺乏適用于國情的處理處置技術，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，嚴重削弱了污水廠建設效益。張辰設想，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的研究當中。

據張辰介紹，我國污水廠進水砂含量高，有機物含量低，砂粒上附著15%左右的有機物，普通沉砂池對有機物包覆的砂截留效果不佳，導致后續(xù)管道、設備堵塞磨損嚴重，且有機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，出水總氮難以高標準穩(wěn)定達標。

他帶領團隊針對這些問題夜以繼日地研究和實驗，最終攻克了污水高效除砂保碳技術，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，成功突破了低C/N比污水總氮高標準處理的瓶頸。

十多年前，毋庸諱言，我國污泥處理處置水平遠遠落后于發(fā)達國家。張辰回憶起當時的情況：“我國沒有符合國情的污泥產量計算模型，而國外模型參數又不適用，污泥設施無法準確設計；受進水水質影響，我國污泥有機物含量低，厭氧消化經濟效益差，資源化比例不足3%，遠低于國外（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峻。”

面對困局，張辰保持著清醒的頭腦，在他看來，污泥治理關鍵是在產量精確預測基礎上實現資源高品質利用和深度減量。由此，他帶領著團隊創(chuàng)建了我國污泥產量計算方法，攻克污泥有機質含量低、厭氧消化產氣量少的難題，突破了污泥深度減量技術，實現污泥資源高品質利用。

同時，污水、污泥處理伴隨大量臭氣產生，易引發(fā)二次污染和廠群矛盾。這個項目立項之初，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，除臭設計缺乏依據。此外，大型污水處理廠臭氣濃度變化大、沖擊負荷高，傳統除臭一般采用單一技術去除復雜組分，效果不理想。

張辰指出，臭氣治理關鍵是在釋放特性準確識別基礎上實現全量收集與高效處理。他帶領團隊實現了首次識別污水廠臭氣組分特點和釋放特性，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，并編制國家標準，填補國內空白，消除大型污水廠的“鄰避效應”，臭氣去除率高達99.99%。

歷時10余年攻克技術難關，張辰領銜團隊研發(fā)出大型污水廠污水、污泥、臭氣高效處理工程技術體系，推廣應用于包括全國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，近三年工程設計產生經濟效益12.48億元，相應工程投資超過1000億元，將我國污水處理技術一舉帶入國際先進水平行列。

系統思維“六部曲”

水污染治理千頭萬緒，既需要巨大的人力財力、科技物力的投入，更需要落實創(chuàng)新、協調、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，加快轉變治水興水管水思路。張辰主張要以系統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)修復的高度，實現從污水控源、污水處理、污泥清理到水體修復的全過程、全系統、全方位治理，努力實現“水清、流暢、岸綠、景美”的治理目標。

生態(tài)文明建設需有系統思維，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持系統思維。張辰獨具匠心地總結出系統思維的“六部曲”——系統調查、系統規(guī)劃、系統研究、系統設計、系統評估和系統運維管理?！昂喍灾褪窍戎巯到y調查，建立系統的規(guī)劃，開展系統的研究，通過系統設計、系統評估和系統運維管理，使得我國排水系統恢復到原有的系統思維。”張辰解釋道。

首先，需要建立起水循環(huán)的信息系統，包括降水、污染源、管網泵站、河道、污水廠等水生態(tài)系統要素的信息數據庫，數據庫既是前期調查的成果，也是后期運行管理數字化平臺的基礎。另外，包括污染源的調查、環(huán)境條件的調查，這些都是系統調查中很重要的部分。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)境治理內容。如果不做詳盡調查，不去做科學數字化的平臺，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，但從城市總體的規(guī)劃，再到最近海綿城市的專項規(guī)劃，還有傳統的雨水、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，也是系統規(guī)劃很重要的內容。對此，張辰感嘆：“這看似容易，實則很難。”

第一步是系統研究。不僅僅是針對某一點，例如調蓄池的規(guī)范，有源頭、中途、末端，這個調蓄從污染控制而言，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研究的內容。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、生物及泥水界面交換過程釋放影響機制進行系統的研究。

系統研究之后便是系統設計。張辰指出，水環(huán)境整治系統設計，應以水環(huán)境質量為目標，以現狀問題為導向，以污染總量控制為依據，采取“源頭、過程和末端相結合、綠色和灰色相結合、工程與非工程相結合”的工作思路，要考慮多種技術手段、多部門協作、多專業(yè)統籌。張辰特別強調“十六字方針”——源頭治理、過程控制、制度設計和技術手段。他還指出，如果源頭治理在服務范圍內有“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，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的設計理念來充分考慮。

接下來是系統評估。水體治理是一個長期的過程，通過評估做一些定量的決策，從源頭的系統調查開始，系統地規(guī)劃、系統地研究，還有系統地評估來轉變思維，用系統思維針對水環(huán)境的治理?？梢圆捎靡恍┫冗M評估手段，評估水環(huán)境容量是多少、污染物負荷是多少、截流系統的規(guī)模與溢流頻次的關系、活水策略下的泵閘調度規(guī)則以及近、遠期目標的可達性等內容。

最后，是系統管理運營和維護。張辰表示，可以通過感知層、網絡層、運用層等多層級的構架和管理，在現有的情況下，利用互聯網+、AI人工智能技術等，借助智慧排水平臺，對設施狀況、運行維護、智能控制等方面能及時、準確和高效管理，使得我們的排水工程、系統工程更上一個臺階。

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，要將雷厲風行和久久為功結合起來。先雷厲風行地解決老百姓最關心的問題，將河流治理得不黑不臭，提高老百姓感知。然后苦心經營，久久為功，將每一道水系都變成一條功能達標、可親近的生態(tài)河流。

治水永遠在路上

水是民生的一面鏡子。水利興則倉廩實、民安居、市井美。水污染治理是一項功在當代、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中的優(yōu)先位置來抓。

在30多年的工作實踐中，張辰致力于污水、污泥、臭氣和雨水污染控制技術研發(fā)和應用工作，成果廣泛推廣于全國。他先后擔任過30多項國家重大“水專項”、上海市科委重大項目等科研課題的負責人，創(chuàng)下了多項業(yè)界紀錄。例如，他主持了國家重大“水專項”第一個污泥規(guī)劃課題“重點流域城市污水處理廠污泥處理處置技術優(yōu)化應用研究”、國家住建部的行業(yè)頂層設計課題“城鎮(zhèn)排水系統標準體系研究”、上海市首個海綿城市建設指導課題“上海市海綿城市規(guī)劃與建設關鍵技術研究”、上海市第一個內澇防治課題“上海市中心城區(qū)應對內澇技術研究與工程示范”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池和國內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)秀設計獎4項、全國行業(yè)優(yōu)秀工程設計一等獎8項、上海市優(yōu)秀設計一等獎15項、國家科學技術進步獎二等獎3項、上海市科技進步獎一等獎3項、上海市技術發(fā)明獎一等獎1項、新世紀百千萬人才工程國家級人選、全國工程勘察設計大師……30年下來，水環(huán)境領域的獎項，張辰幾乎都有斬獲，可謂榮譽加身，但是他對此卻十分看淡?！爸嗡@么大項目的完成肯定是集體的貢獻，團隊每個人缺了誰都不行。在整個攻關過程中，要揚長避短，能夠形成一股合力，這一點才是最重要的！”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)，應該是一個開放的、實踐的過程，技術創(chuàng)新的成果最終要體現在工程效果上，要科學與工程結合，技術同管理結合，要以直接治水效果作為檢驗標準。要讓實驗室的研究能落地，技術能夠實現成果轉化，能實際解決中國的環(huán)境問題。

在和團隊成員的交流中，他希望年輕人能具有更開闊的眼界，及時了解學科動態(tài)和技術前沿。能自己去思考問題，發(fā)現問題，解決問題，要勇于創(chuàng)新，要對現有的工程、技術或者科學應用做出具體的貢獻，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)略的實施提供理論支持、決策支撐和技術服務的復合型創(chuàng)新人才。

“科研只是在實驗室里面的這一段過程，我更希望年輕人能夠走出實驗室，走到真正的江河湖海中去發(fā)揮他們的才能?！悴胖嗡覂戎嗡切胁煌ǖ?。”張辰對待年輕人有著更深一層的期待。在他看來，目前國內有太多的科研成果躺在實驗室的報告里面，高校科研同企業(yè)的工程嚴重脫節(jié)。高校只培養(yǎng)了人才，產生思想，然后成果卻很難轉化成為市場生產力，兩者之間總還相差著最后一公里。

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

如今，繁忙的工作幾乎讓張辰沒有了業(yè)余時間，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有問題，他就不會停下建設美麗中國的腳步。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，早一天讓國內的水環(huán)境得到徹底改善，真正實現溯本清源！

專家簡介

張辰，教授級高級工程師，全國工程勘察設計大師，現任上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司總工程師，兼任中國工程建設標準化協會副理事長、中國土木工程學會常務理事等職務。長期從事污水處理和水環(huán)境保護科技研發(fā)與工程設計工作，圍繞國家重要科技需求和重大工程創(chuàng)新需要，開展了多項科技攻關工作，積極將科技成果應用于工程實際，科技創(chuàng)新成就十分突出，為我國水環(huán)境保護和改善做出了重大貢獻。