王佳伟:用科技创新守护珍贵的水资源
新清华 2025年06月13日 第2367期 专题报道
●记者 李萍
图片分别为:
①王佳伟(右)与同事在实验室。②王佳伟(右)与同事查看设备。③王佳伟。④王佳伟在清华大学。
年少时,他希望家乡的河水能变得清澈。长大后,他深耕污水处理20余年,将污水变为清澈洁净的再生水,惠及千家万户,保障民生需求,改善了清河、温榆河、亮马河等水体环境,灌溉出无限生机。他就是清华大学环境学院校友、全国劳动模范、北京城市排水集团有限责任公司科技研发中心主任王佳伟。
年少的梦想指引他“向水而生”
出生在江南水乡,王佳伟从小就喜欢去河里游泳,看着河中的污染物越来越多,河水渐渐浑浊不堪,他希望河水能再变回清澈的模样。
2000年,王佳伟考入环境科学与工程系(现为“环境学院”)攻读研究生,老师的教导至今令他记忆犹新:一是要积极掌握国际前沿技术,二是文献中也可能有错的地方。这使王佳伟在刚一进入科研领域就明确了研究方式:努力学习借鉴国内外先进理论和经验,以全球化的视角看问题,同时要保持质疑的精神,不迷信权威、不盲从潮流,才能更好地吸收、运用已有的科研成果。
带着在清华硕博期间获得的学术积累、科研技能,秉承环境学院“热爱我环境,光大我事业”的责任使命、奉献精神,王佳伟来到北京城市排水集团有限责任公司,一干就是20多年。
北京是典型的资源型缺水城市,集团致力于北京城区内全部污水的处理,将污水进行资源化利用。王佳伟致力于提高水资源循环利用率,优化水处理的设备及流程,填补国内污水行业精准减污降碳技术空白。
早期的污水处理常常伴随着恶劣的工作环境,水中微生物散发的恶臭让人难以忍受。踏实肯干的王佳伟毫不犹豫地选择了坚持:“我在农村长大,很能吃苦,这么重要的工作交给我,我就要坚持干好。”
除了难闻的气味,污水中还含有多种无法预料的元素会对设备造成腐蚀,王佳伟决心运用知识与技能降低设备腐蚀度,同时改善工人的工作环境。
从零起步
打破国外技术壁垒
想要改变水质,改变水中的微生物状态是重要路径。“微生物和人一样,都需要精心的照顾,时刻关注它的反应。”于是,白大褂成了王佳伟的日常穿搭,他习惯“泡”在实验室里盯数据,通宵达旦进行取样、记录、分析。
使用厌氧消化技术处理污水时会产生有毒害的气体,研究沼气脱硫是王佳伟负责的第一个项目。酷暑之时,他和同事一起,白天全副武装在现场做实验,晚上进行实验数据分析,最终获得了稳定的实验成果,研发建成沼气脱硫装置,每年为集团节省成本500多万元。
夏天气温升高时,水中氮磷会使水体富营养化,从而爆发水华,影响水质。为解决这一环境问题,2005年,王佳伟带领团队研究高效脱氮除磷技术,当时相关技术在国内还是一片空白。
他们从零起步,自建实验装置,立志打破国外技术壁垒。研究过程中不断进行工艺调整,“我对技术痴迷”,问题得到解决之前,王佳伟会一直保持思考状态,甚至连做梦都在搞实验,有时候半夜醒来,忽然有了一些想法,就赶紧拿小本子记下来。
经过四年的理论研究与实践,王佳伟与研发团队开发出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。技术成果成功应用于百万吨级的高碑店污水处理厂,实现出水氮磷污染物浓度减少20%以上,吨水电耗药耗节约10%以上,每年产生经济效益上千万元。
自主研发六大精准控制技术
在人们享用便捷水资源的同时,再生水厂时刻处理着流入的生活污水,“污水处理需要实时巡视,职工也会经常熬夜加班,非常辛苦。”王佳伟希望能以技术更好地服务于基层,于是开启了智能化再生水厂的打造。
他积极学习自动控制、通讯工程、数学建模等多领域知识技术,统筹智能运行团队,聚力科研攻关,实现了以技术手段动态检测各项水体参数,并进行自动化、智能化跟踪处理。
他将智能化再生水厂作进一步升级,利用产生的沼气进行发电,实现水厂的能源自给,并逐步形成能源输出,同时将污泥转化成土壤有机肥,实现污水污泥全部资源化利用;积极推进降碳、减污,助力国家“双碳”目标的实现。
在污水处理的整体运行中,进水量具有很大的波动性,为了保障再生水能稳定供应给用户,同时解决在微生物种群多样复杂情况下,传统污水处理厂投资效益低、提标征地难等问题,王佳伟带领团队自主研发出精准除砂、精准排泥、精准脱氮、精准曝气、精准除磷、精准泥龄等六大精准控制技术。该技术已成功应用于百万吨级再生水厂,实现了再生水供应、能源供应、减污降碳等多效能提升。
“我们再造的每一滴水
都是宝贵的资源”
伴随国家经济的迅猛增长,环境保护事业进入快速发展阶段。数据显示,北京市再生水用量占工业生产、环卫绿化、市政杂用等行业总用水量的三分之一,已成为稳定的“第二水源”。
“我们再造的每一滴水都是宝贵的资源。”王佳伟说,“这份工作让我对行业、国家和百姓有所贡献,我立志开发更多百姓用得起、产业工人用得好的技术。”
作为技术骨干,王佳伟先后承担多项国家和省部级课题研究,解决了污水处理厂设施能耗高、达标不稳定等问题,自主研发的污水处理精准提标增效技术处于世界领先水平;多项研究成果获得国家科技进步奖、省部级科技进步奖等奖项,也获得了国际水协会全球项目创新金奖,赢得了国际认可;获得发明专利30余项,发表论文50余篇,编写省部级标准三项、著作三本;2020年,他被授予全国劳动模范荣誉称号。
在母校清华连通北大、圆明园的水系中,在清河、温榆河、南海子、亮马河等水体内,在北京城内绿化环卫与众多工厂中均流淌着源自王佳伟技术成果转化而来的再生水,他的创新技术为城市生态与工业生产提供了稳定的水资源支持。20多年来,他牢记清华环境人的使命,持续提升污水处理工艺,竭力探索技术研发、产品开发、市场应用的创新链。
近日,针对夏季汛期的水量翻倍情况,王佳伟组织团队研发了超高负荷精准微粒污泥技术,使出水稳定、排放达标并突破技术难关,在推流式污水处理系统中实现污泥颗粒化,能够快速高效解决汛期溢流污染问题。
面向未来,他将在科技研发、团队建设、社会服务等事业中持续融入可持续发展理念,以更低碳、更绿色、更高效的污水处理为目标,用科研创新守护珍贵的水资源,让优质再生水惠及更多领域,为行业发展、国家腾飞注入蓬勃生机。