——记北京工业大学环境与能源工程学院杨庆博士

本刊记者　任 杰

　　凭着对科研的热爱和执着，他在一次次试验中不轻言放弃，总能抓住创新机遇；凭借对学科的博学和慎思，他在实践的弯路中总结问题，寻找突破。在环境污染严重影响人民生活的今天，有一位年轻的学者，他将所有的热血倾注于污水生物脱氮除磷新工艺及其过程控制中，所取得的突破性成绩更令国内外审评专家赞叹不绝。
　　他就是北京工业大学环境与能源工程学院杨庆博士：一位在试验中回答“问水哪得清如许”的科研新秀。
　　
锐意进取：用技术证明实力
　　
　　杨庆博士认为做学问需要“博观约取，厚积薄发”，而他也是这样要求自己的，正是在对国际前沿知识的广泛积累中，他不断超越自己，也超越他人。近年来，杨庆博士都做了哪些创新性突破呢？
　　首先是在污水短程生物脱氮技术方面。短程硝化反硝化技术对于节省能源和碳源具有重要意义，杨庆博士通过前期实验室研究，提出了通过实时控制实现短程硝化的方法，并在此基础上，在北京北小河城市污水处理厂建立中试基地。2006年，中试研究取得了突破性进展，在国内外首次采用实际城市污水，在平均溶解氧大于2mg/L的条件下，温度为11.8～25℃的范围内，在中试规模中（有效容积54m3）实现了稳定的常温、低温短程硝化反硝化；系统在保证总氮去除率在98.2%的基础上，亚硝化率保持在95%以上。该成果发表在环境工程领域最重要的权威学术刊物《Environmental Science & Technology》（影响因子5.23）上，相关研究成果得到了多位审稿人的高度评价，目前该文章已被引用54次，一位审稿人认为“该文章反映了在污水处理厂节能与安全稳定运行，这一十分重要领域内的优良原创性技术成果”，另一位审稿人认为，“这篇投稿和这项研究的新颖性具有重要意义……作者较好地进行了这项研究的试验，并且得出了新颖的研究结果”。北京市科学技术委员会鉴定认为“利用实时过程控制实现低温城市污水短程生物脱氮”的研究成果达到了国际领先水平。同时，以该成果为创新点之一的项目获2009年国家科技进步奖二等奖。
　　其次，在对于脉冲SBR工艺深度脱氮的研究成果中，杨庆博士也已取得了阶段性成果。通过采用分段进水交替好氧缺氧的运行方式，结合实时智能控制方法，既可以有效利用原水中的碳源反硝化，又节约了氧化有机物所需的供氧量。在充分利用原水中有机碳源的前提下，可使出水TN小于10mg/L。通过对工艺过程DO、ORP和pH值的在线检测，建立的脉冲式SBR法深度脱氮智能控制体系，更有效地控制SBR法多段进水的运行方式，提高运行系统的稳定性，为开展城市污水处理脱氮除磷运行优化关键技术研究奠定了基础。
　　再次，在关于污水生物脱氮过程中N2O产生与释放的研究中，通过理论分析和试验，他们初步考察了生活污水脱氮过程中N2O产生途径及其影响因素，初步认为N2O可能由氨氧化菌以氨氮为电子受体，在亚硝酸盐的还原过程中产生。分段进水的运行方式降低了产生N2O的两种底物氨氮和亚硝酸盐的浓度，强化了缺氧反硝化作用，成功地降低了短程脱氮过程中N2O的产生量。该方面发表在环境工程领域最重要的权威学术刊物《Environmental Science & Technology》上的相关研究论文，得到了编辑和多位审稿人的高度评价。目前该论文已被引用22次，他引19次。外审专家对N2O产生及减量研究给予了高度评价，论文的责任编辑认为“几位审稿人都认为该文完成了一项及时的研究，为污水处理过程中N2O产生量方面，提供了一些新的见解……”，一位审稿人认为“分段进水运行模式是一种有效降低生活污水脱氮过程中N2O的生成量的方法，具有很高的实际价值……”，另一位审稿人认为“这是一篇及时而有价值的稿件，对于理解和降低废水处理系统中N2O产生量来说是非常重要的稿件。”
　　同时在学术交流方面，杨庆博士也表现出了积极活跃的一面。他先后于2005年10月参加了在北京举办的中国城镇水务发展战略国际研讨会，并发表论文；2005年11月参加了在上海举办的亚洲国际过程自动化技术研讨会；2005年7月—8月曾赴日本前桥工业大学访问学习1个月，期间参加了中日水环境污染防治与修复学术研讨会及国际给排水设备与技术交流会；2009年6月赴澳大利亚凯恩斯参加IWA国际会议，并作口头发表；2012年9月赴韩国参加IWA水大会。
　　
春蚕吐丝：在教学中探索新法
　　
　　除了科研工作，杨庆博士在教学模式的探讨与实践中也做出了不俗的成绩。他认为，如何使学生在课堂学习中既抓住重点又能了解丰富的相关知识，是每一门课都需完成的基本任务。因此针对学校开设的《水质工程学》课程涉及的知识面广、学科交叉内容多的特点，杨庆博士提出了“两点一线”的教学模式，即在每一堂课上都按“重点”、“难点”和内容主线的模式来展开。
　　他提出提纲挈领抓“主线”，即对于复杂事物的理解，如果能找到其内在的联系和规律，建立其发展脉络或主体线索，将最主干的内容总结出来，就能在整体方向上将复杂问题简单化，形成逻辑性较强的系统结构，并加深了理解和认知。由于《水质工程学》课程内容丰富，涉及到的原理、工艺非常多，为了使学生在学习过程中，有一个清晰的思路，杨庆博士就在讲授每一个大的章节前总结一下该章节的课程内容“主线”，使学生对该章内容有一个整体的把握。“这样既加强了学生对内容的理解也锻炼了他们的思维方式。”杨庆博士说。
　　其次是“突出重点、难点”杨庆博士说，在把握了课程主线的基础上，在教学中还突出了“重点”内容的讲解，并通过反复强调、运用多媒体课件丰富、形象的可视化资源等方式，加深学生的记忆。通过备课时对“难点”的把握，用最简单、明了的语言、形象的比喻、多媒体演示等方法把难点讲透。
　　而在多媒体教学课件制作中，他们则坚持“1：10”原则。杨庆博士说，一套结构清晰、重点突出、内容丰富的教学课件体现了教师在备课准备工作上的辛勤付出，因此他认为讲课的时间与在备课过程中制作多媒体课件的时间应至少满足“1：10”的原则，即制作课件备课的时间要10倍于课堂授课的时间。开展多媒体教学以来，杨庆博士完成“水质工程学”课程全部的PowerPoint，不仅摄制、下载了大量的图片资料，更重新制作了大量的动画纳入其中。他们还与“北京东方仿真控制技术有限公司仿真培训教学事业部”联合，结合《水质工程学》教材，开发了污水处理系统的仿真控件(以FLASH的形式)。在课堂教学和实验教学中，该仿真控件起到很好的效果。
　　从杨庆博士在对教学模式的研究和实践中，我们可以看出这位年轻的教师对学生培养的重视和所付出的心血之多。??“业精于勤，行成于思”，杨庆博士就是这样在勤勉中做学问，在慎思中抓教学，这一优良品质将不断激励他在科研的道路上铿锵前行！

专家简介：
　　杨庆，北京工业大学研究生院副院长，环境与能源工程学院副教授，工学博士。1979年出生于哈尔滨市；2002年于哈尔滨工业大学获给水排水专业工学学士学位；2005年于哈尔滨工业大学获得环境工程专业工学硕士学位；2009年于北京工业大学获得环境工程专业博士学位。《Environmental Science and Technology》、《Journal of Chemical Technology and Biotechnology》等国外英文刊物的审稿人。主要研究方向为污水生物脱氮除磷新工艺及其过程控制，主持国家自然科学基金1项，教育部博士点基金新教师基金1项，出版专著1部《序批式活性污泥法原理与应用》（55万字），发表论文70余篇，其中第一、二作者25篇，被SCI检索9篇、被EI检索4篇；申请专利8项，其中发明专利5项（均获得授权）、实用新型专利3项。获奖20余项，2009年作为第四完成人获得国家科技进步奖二等奖，2012年作为第五完成人获国家科技进步奖二等奖。