萬(wàn)金泉：初心不改為清泉

文/ 龐貝 毛艷玲

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萬(wàn)金泉：初心不改為清泉

文/ 龐貝 毛艷玲

“我們希望未來(lái)的世界是綠色的，未來(lái)的天空是藍(lán)色的，未來(lái)的河水是青色的……”

——萬(wàn)金泉

為一方沃土，守一泓清泉

隨著城鎮(zhèn)化、工業(yè)發(fā)展以及人口數(shù)量的不斷膨脹，水、大氣和土壤等在內(nèi)的生態(tài)問(wèn)題，正在成為日益富裕的中國(guó)人熱議的話題。

水是生命之源。良好潔凈的水是人類身體健康的保障條件，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，是全面建成小康社會(huì)和建設(shè)美麗中國(guó)的根本需求。然而，我國(guó)面臨十分嚴(yán)峻的水污染形勢(shì)，近年來(lái)層出不窮的水污染事件，更讓公眾對(duì)這一生存不可或缺的資源感到擔(dān)憂。

2014年3月，環(huán)保部發(fā)布首個(gè)全國(guó)性大規(guī)模調(diào)查。結(jié)果顯示，我國(guó)有2.8億居民使用不安全飲用水。國(guó)土資源部網(wǎng)站發(fā)布的調(diào)查結(jié)果顯示，華北平原淺層幾乎已無(wú)Ι類地下水；需經(jīng)專門處理后才可利用的V類地下水占56.55%以上。

在水體的幾大類污染源中，造紙工業(yè)污水占據(jù)重要比重，扮演著極不光彩的角色。隨著人類對(duì)社會(huì)的發(fā)展，造紙行業(yè)得到了很大的發(fā)展，但也對(duì)人類的健康與生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞。據(jù)近幾年統(tǒng)計(jì)顯示，全國(guó)造漿制紙行業(yè)污水排放量約占全國(guó)污水排放總量的10%—12%，居第三位；排放污水中的化學(xué)需氧量約占40%—45%，居第一位。造紙工業(yè)已成為我國(guó)污染較為嚴(yán)重的行業(yè)之一。

讓水更清，不僅是每一個(gè)普通人的心愿，作為一名研究廢水處理技術(shù)工藝的研究者，萬(wàn)金泉這樣的愿望更為急迫，更多地導(dǎo)向?qū)嶋H行動(dòng)。

萬(wàn)金泉，華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，2014年獲得“廣東省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆保?009年獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

都說(shuō)不忘初心，方得始終。但要說(shuō)起萬(wàn)金泉的初心，似乎更多源自于年少時(shí)對(duì)于青山綠水的記憶。

還是在萬(wàn)金泉就讀大三的那年，他和同學(xué)去郊游經(jīng)過(guò)一片麥田，在暖暖的陽(yáng)光下，綠油油的麥子已經(jīng)有一尺多高，開始抽穗了，一望而知的豐收似乎近在眼前。但當(dāng)他和同學(xué)們漫步到田埂，卻發(fā)現(xiàn)大片麥田被發(fā)出惡臭的液體所覆蓋，聽村民們講那是周圍工廠生產(chǎn)時(shí)排放的污水，未經(jīng)任何處理便直接流向麥田。

“至今回想起來(lái)，那一幕仍然覺得觸目驚心?，F(xiàn)在，連原來(lái)農(nóng)村不少清澈見底的河流也變得渾濁不堪，河里魚蝦水草幾乎絕跡。我想要盡自己所能，為保護(hù)自然環(huán)境做一些事情?！比f(wàn)金泉說(shuō)。

為一方沃土，守一泓清泉。正是源于這樣的動(dòng)力，萬(wàn)金泉將自己的青春、熱情和努力都奉獻(xiàn)給了自己熱愛的事業(yè)。

萬(wàn)金泉（右二）到造紙企業(yè)了解水循環(huán)利用對(duì)紙張質(zhì)量的影響情況

矢志創(chuàng)新，換千江澄碧

造紙廢水一般有三個(gè)來(lái)源：一、制漿時(shí)纖維分離，漂白和抄紙時(shí)稀釋、壓榨、烘干漿料等工藝過(guò)程排出的含有大量纖維、無(wú)機(jī)鹽和色素等污染物濃度很高的廢水，即黑水；二、洗滌漂白過(guò)程中產(chǎn)生的大量含高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解成分的中段水；三、抄紙機(jī)排出的含有大量纖維、填料和膠料的廢水，即白水。

造紙廢水中通常含有大量的難降解有機(jī)污染物（POPs），主要污染指標(biāo)COD（化學(xué)需氧量）、BOD（生化耗氧量）、SS（固體懸浮物）等較高。

目前大多數(shù)造紙企業(yè)主要使用的傳統(tǒng)“物化+生化”廢水處理模式，無(wú)法有效降解廢水循環(huán)回用中產(chǎn)生的累積性難降解有機(jī)污染物，處理后的水難以滿足回用要求。

近年國(guó)家提高了造紙廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)，不僅降低了COD、BOD的允許排放數(shù)值，還增加了對(duì)總氮、總磷、噸紙用水量等的限制。隨著廢水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，現(xiàn)有的造紙廢水處理技術(shù)很難滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)，廢水處理大多采用人工操作，造成處理系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、能耗高、處理成本大等缺點(diǎn)，這使造紙企業(yè)面臨著巨大的環(huán)境生存壓力，影響我國(guó)造紙行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

面對(duì)這些亟待解決的難題，萬(wàn)金泉和他的團(tuán)隊(duì)矢志不移，潛心研究了十?dāng)?shù)個(gè)春秋。

萬(wàn)金泉團(tuán)隊(duì)隸屬于華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院、制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。在萬(wàn)金泉教授的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事廢水污染控制新理論、新技術(shù)的研究工作。團(tuán)隊(duì)以“保護(hù)環(huán)境、造福人類”為己任，求真務(wù)實(shí)、開拓進(jìn)取，圍繞著造紙廢水中POPs的累積及降解規(guī)律、高效物化生化處理及高級(jí)氧化深度處理的理論與技術(shù)、廢水處理過(guò)程中智能控制策略等開展了大量的研究工作，取得了豐碩的技術(shù)成果，先后提出了“廢水的高效一體化處理方法”、“廢水中持久性有機(jī)污染物的碳源協(xié)同代謝生物處理方法”、“工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的嵌入式三層網(wǎng)絡(luò)控制方法”、“乙醇發(fā)酵型多點(diǎn)回流式IC厭氧生物處理反應(yīng)技術(shù)”等一整套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廢水處理新技術(shù)、新裝備，打破了國(guó)外在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，獲得了20多項(xiàng)中國(guó)及國(guó)際發(fā)明專利授權(quán)。技術(shù)成果及設(shè)備在全國(guó)16個(gè)省(區(qū))的近百家企業(yè)得到推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為我國(guó)的環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排作出了重要貢獻(xiàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)的“造紙廢水處理及資源化利用系列技術(shù)成果”2009年獲得國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2007年獲得廣東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2007年獲得國(guó)家環(huán)境保護(hù)科技成果獎(jiǎng)，2015年獲教育部自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、2005年獲得廣東省造紙學(xué)會(huì)科技成果一等獎(jiǎng)。萬(wàn)金泉教授的專利“廢紙?jiān)旒垙U水的處理方法”2010年獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)、2011年獲得廣東省專利金獎(jiǎng)。2014年中國(guó)造紙學(xué)會(huì)將首屆“中國(guó)造紙蔡倫獎(jiǎng)”授予萬(wàn)金泉教授，以表彰其為我國(guó)造紙工業(yè)污染控制所作出的杰出貢獻(xiàn)。

十多年來(lái)，國(guó)家的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，萬(wàn)金泉項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的腳步亦從未停歇：

2000年，第一臺(tái)一體化設(shè)備投入運(yùn)行；2003年，第一套共代謝好氧生物處理設(shè)備投入運(yùn)行；2006年，第一臺(tái)乙醇型厭氧反應(yīng)塔投入運(yùn)行；2010年，第一套嵌入式廢水處理智能控制系統(tǒng)投入運(yùn)行；2012年，第一臺(tái)PS高級(jí)氧化反應(yīng)塔、沼氣發(fā)電系統(tǒng)開始運(yùn)行……

近年來(lái)，他們研發(fā)的“高效一體化+A2O生化處理技術(shù)”已在全國(guó)幾十家造紙企業(yè)得到推廣應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)上文提到的造紙工藝污水處理技術(shù)難點(diǎn)，他們提出造紙廢水乙醇型同時(shí)產(chǎn)酸反硝化高效厭氧處理技術(shù)、Fe0催化活化PS高級(jí)氧化深度處理技術(shù)和基于模糊—BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的造紙廢水處理智能控制技術(shù)，形成了造紙行業(yè)高效節(jié)能廢水處理及資源化利用技術(shù)與裝備，可以使造紙廢水的循環(huán)使用率由目前的50%—60%提高到90%以上，實(shí)現(xiàn)了造紙廢水“趨于零”排放，節(jié)能降耗并實(shí)現(xiàn)厭氧沼氣能源回收再利用。

相關(guān)研究成果獲得多項(xiàng)國(guó)家（國(guó)際）發(fā)明專利及計(jì)算機(jī)版權(quán)授權(quán)，并形成國(guó)際領(lǐng)先水平的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能造紙廢水處理及資源化利用技術(shù)與裝備，為造紙工業(yè)節(jié)能減排提供一個(gè)新模式，對(duì)于保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境具有重大意義。

萬(wàn)金泉（后排中）與培養(yǎng)的碩士博士研究生在一起

這一項(xiàng)目帶來(lái)一系列極具應(yīng)用價(jià)值的創(chuàng)新成果和設(shè)備：

一體化高效物化處理器

作為新一代廢水物化處理器，其處理器結(jié)構(gòu)緊湊，集廢水與絮凝劑的混合、反應(yīng)和澄清過(guò)濾于一體，從而減少了設(shè)備的占地面積，降低了物化處理的成本。處理器利用廢水自身生成的絮凝沉淀物，在處理器內(nèi)部形成穩(wěn)定的、可連續(xù)自動(dòng)更新的吸附過(guò)濾床，具有活性炭的作用，大大提高了廢水的物化處理效果。

好氧生物處理技術(shù)

針對(duì)廢水中難降解有機(jī)物POPs的特點(diǎn)，利用誘導(dǎo)底物和代謝底物形成碳源協(xié)同共代謝廢水好氧生物處理技術(shù)，大大促進(jìn)了廢水中POPs的有效降解，解決了廢水中難降解可溶COD的累積問(wèn)題，該技術(shù)可大大提高廢水的好氧生物處理效果。

廢水處理的智能控制系統(tǒng)將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)用

于廢水處理過(guò)程的智能控制，對(duì)廢水處理過(guò)程的COD、TOC、ORD、DO、泥位界面等參數(shù)在線檢測(cè)，通過(guò)嵌入式計(jì)算機(jī)對(duì)廢水流量、加藥量、溶解氧、泥位流化床高度、回流量等進(jìn)行反饋控制，實(shí)現(xiàn)廢水處理系統(tǒng)的24小時(shí)無(wú)人值守的先進(jìn)運(yùn)行模式，提升廢水處理系統(tǒng)的技術(shù)水平和管理水平，降低廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

高效厭氧反應(yīng)設(shè)備

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)厭氧反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，開發(fā)出新一代多點(diǎn)回流式厭氧反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)垂直方向上功能區(qū)域的劃分及水體螺旋升流，為厭氧生物產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造各自適宜的環(huán)境，有效地避免了短流、返混、氣涌、酸化、污泥鈣化等厭氧反應(yīng)過(guò)程中易發(fā)生的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了乙醇型厭氧反應(yīng)，提高了厭氧反應(yīng)器的效率。

萬(wàn)金泉（中）到企業(yè)解決我國(guó)最高速造紙機(jī)白水濃縮處理的技術(shù)難題

廢水厭氧沼氣收集發(fā)電技術(shù)

由厭氧處理反應(yīng)設(shè)備產(chǎn)生的沼氣，經(jīng)過(guò)氣體凈化、貯存單元及阻火器后到達(dá)發(fā)電機(jī)組，在機(jī)組中燃燒發(fā)電。發(fā)出的電能經(jīng)過(guò)配電系統(tǒng)調(diào)節(jié)后供廠區(qū)生產(chǎn)用電，經(jīng)測(cè)算每公斤COD可產(chǎn)生0.3立方米的沼氣，可發(fā)電約1.5—2.5度。該技術(shù)可使廢水厭氧產(chǎn)生的沼氣得到充分的利用，減少溫室氣體的產(chǎn)生，同時(shí)可為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

基于PS的高級(jí)氧化深度處理技術(shù)

本技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在廣泛pH下，產(chǎn)生具有高氧化電位的自由基，再通過(guò)自由基與污染物間的加成取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵、開環(huán)等作用，使廢水中殘留的難降解有機(jī)物氧化降解成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)，甚至直接分解成為CO2和H2O，達(dá)到廢水深度處理的目的。同傳統(tǒng)的高級(jí)氧化處理技術(shù)相比，本技術(shù)具有處理成本低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

基于上述一系列創(chuàng)新成果，“一體化+A2O生化處理技術(shù)”項(xiàng)目通過(guò)解決造紙行業(yè)環(huán)境與用水水質(zhì)問(wèn)題，將大大提升廣東省造紙行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，為促進(jìn)我國(guó)造紙產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)及可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)服務(wù)，并為其他傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。同時(shí)，通過(guò)對(duì)廢水的厭氧反應(yīng)設(shè)備、高級(jí)氧化反應(yīng)設(shè)備以及智能控制設(shè)備的研發(fā)，將形成一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)節(jié)能環(huán)保設(shè)備，提高節(jié)能環(huán)保設(shè)備的科技含量，也將大大提升環(huán)保產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)節(jié)能環(huán)保設(shè)備產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

這一項(xiàng)目研發(fā)的技術(shù)成果可大幅度提升造紙廢水的循環(huán)使用率，使廢水處理電耗降低約30%。該項(xiàng)目完成并產(chǎn)業(yè)化推廣后，同目前造紙工業(yè)常用的廢水處理方法比較，僅在廣東省造紙產(chǎn)業(yè)可減少?gòu)U水排放約4億噸/年，減少溫室氣體甲烷排放約1.49億立方米/年，節(jié)電約1.2億元/年，沼氣發(fā)電14.4億度/年。按照目前廣東省造紙產(chǎn)量每年2000萬(wàn)噸計(jì)算，通過(guò)這一技術(shù)的實(shí)施，每年可以節(jié)省造紙用水量4億噸，造紙行業(yè)所造成的污染將大大減少，生態(tài)環(huán)境明顯改善，居民生活質(zhì)量明顯提高，對(duì)于保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境具有重大意義。

目前，“一體化+A2O生化處理技術(shù)”項(xiàng)目已在全國(guó)13個(gè)省（區(qū)）的近百家造紙企業(yè)得到應(yīng)用，每天處理造紙廢水80萬(wàn)噸，通過(guò)節(jié)電、節(jié)水、節(jié)約造紙纖維創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益約2.07億元/年，獲得國(guó)家和省級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10多項(xiàng)，為項(xiàng)目的示范建設(shè)與產(chǎn)業(yè)化推廣提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于上述成果，團(tuán)隊(duì)發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文150 多篇，其中在Water Environment Research、Bioresource Technology、Expert Systems with Applications、《環(huán)境科學(xué)》、《中國(guó)造紙學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外著名專業(yè)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇，并出版相關(guān)專著三部《廢紙?jiān)旒埣捌湮廴究刂啤?、《造工業(yè)環(huán)境工程導(dǎo)論》、《造紙工業(yè)廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例》，在造紙廢水處理相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域獲得28項(xiàng)國(guó)家專利授權(quán)和6項(xiàng)計(jì)算機(jī)版權(quán)，這也為本項(xiàng)目的順利實(shí)施提供良好的基礎(chǔ)。

20多年過(guò)去了，從懵懂的初學(xué)者成長(zhǎng)為專業(yè)的領(lǐng)軍人物，萬(wàn)金泉沒有忘記自己的初衷。他以“保護(hù)環(huán)境、造福人類”為己任，希望能夠?qū)W以致用，還祖國(guó)大好河山一片水都綠城。

建設(shè)生態(tài)文明、塑造美麗中國(guó)，被寫入十八大報(bào)告，十八屆三中全會(huì)也莊嚴(yán)提出，要建立系統(tǒng)完整的生態(tài)文明體系。讓山更綠、水更清、天更藍(lán)，是每一個(gè)生長(zhǎng)在這片沃土之上的華夏兒女的共同心愿，這心愿將推動(dòng)著萬(wàn)金泉和他的團(tuán)隊(duì)矢志不移，不倦前行。