——记上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工程师张辰
　　
蔡巧玉

　　
　　
　　水是生命之源、生产之要、生态之基。从历史角度看，人类的生产生活以及经济发展都是“因水而生、因水而兴”。水体作为一方命脉，不仅有水体循环、水土保持、贮水调洪、水质涵养等功能，而且还是调节温湿度、改善地区小气候的重要保障。千百年来，让江河更加安澜、山川更加秀美、水利更好地造福中华民族，一直是中国人民的美好愿望。然而随着经济的快速发展和城市化进程的突飞猛进，我国许多城镇的水体污染和生态退化问题已十分突出，水体水质净化与生态修复日益成为人们关注的焦点。因此，解决河流污染、恢复水体的生态和社会功能问题是许多城镇可持续发展过程中亟待解决的关键任务之一，而这一难题自然也摆在了治水专家和团队们的案头。
　　山清水秀的好生态，承载着人民群众对于美好生活的向往。许多人都注意到，习近平总书记在党的十九大报告对现代化的目标设计中，于强调“富强、民主、文明、和谐”的基础之上，增加了“美丽”一词。“绿水青山就是金山银山！”为了实现美丽中国的全新愿景，加快生态文明体制改革的部署，党中央专门提出了“加快水污染防治”的要求。站在新时代新起点上，水环境治理上升到了国家高度，做好“治水”文章，生态文明建设才能实实在在地提振人民群众的获得感和幸福感。
　　善为国者，必先治水。治水不仅是一项土木工程、水生态修复工程，更重要的还是一个社会系统工程。放眼全世界，水污染的治理之路都绝非轻松。上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工程师张辰就在这条艰苦卓绝的攻关路途上不断创新，砥砺前行，围绕国家水资源和生态治理的重大需求，把文章写在了祖国的江河湖海，把科技成果应用在实现现代化强国的建设中。在30多年的工作里，他先后担任了30多项大型污水处理工程和水环境治理工程的设计负责人，催生了一大批填补国内空白、达到国际领先水平的一流成果，在建设美丽中国的历史进程中不断书写着亮眼的治水答卷。
　　
国家的认可与褒奖
　　2020年一开年，张辰就收获了一份喜讯。在1月10日于北京人民大会堂隆重召开的2019年度国家科学技术奖励大会上，以他领衔完成的“大型污水厂污水污泥臭气高效处理工程技术体系与应用”荣获了国家科学技术进步奖二等奖！这是国家对他这么多年来，为了保护生态环境，建设环境友好型污水厂，实现“水、泥、气”同步治理和规模化推广应用的最大认可和褒奖。
　　长久以来，在我国环保全产业链中，污水处理一直都是重中之重。随着经济发展，不光大中城市，小城市及城镇也开始了污水处理设施的建设。但是，城镇污水厂既是水体污染物削减的重要承担者，又是污泥和臭气产生“大户”，具有能源消耗大、污泥产量大、臭气通量大等特点。随着我国污水处理厂的大规模建设，对污水、污泥、臭气高效同步处理也提出了极高要求。
　　21世纪初，我国污水缺乏高标准处理技术，无法满足日趋严格的出水质量要求；污泥缺乏适用于国情的处理处置技术，80%污泥未得到无害化处置和资源化利用；臭气收集处理处于空白，引发的厂群矛盾日益突出，严重削弱了污水厂建设效益。张辰设想，如果能够变废为宝，将一座座污水处理厂变成城市的资源厂和能源厂，成为城市生命线不可或缺的一部分，那么污水处理厂的意义和价值将被无限放大。也正是基于这一初心，张辰开始全身心投入到相关的研究当中。
　　据张辰介绍，我国污水厂进水砂含量高，有机物含量低，砂粒上附着15%左右的有机物，普通沉砂池对有机物包覆的砂截留效果不佳，导致后续管道、设备堵塞磨损严重，且有机物随砂流失加剧了生物处理碳源不足问题。污水C/N比低且碳源利用效率不高，制约生物处理效率，出水总氮难以高标准稳定达标。
　　他带领团队针对这些问题夜以继日 地研究和实验，最终攻克了污水高效除砂保碳技术，首次解决了污水生物处理碳源利用效率低的难题，并创新性提出了“源头保碳-过程节碳-末端捕碳”高效脱氮模式，开发出污水高效脱氮处理技术，成功突破了低C/N比污水总氮高标准处理的瓶颈。
　　十多年前，毋庸讳言，我国污泥处理处置水平远远落后于发达国家。张辰回忆起当时的情况：“我国没有符合国情的污泥产量计算模型，而国外模型参数又不适用，污泥设施无法准确设计；受进水水质影响，我国污泥有机物含量低，厌氧消化经济效益差，资源化比例不足3%，远低于国外（美国58%，欧盟50%）；脱水污泥含水率只能降至80%左右，无法满足园林绿化、填埋等处置要求，污泥没有出路，大型污水厂面临的问题尤为严峻。”
　　面对困局，张辰保持着清醒的头脑，在他看来，污泥治理关键是在产量精确预测基础上实现资源高品质利用和深度减量。由此，他带领着团队创建了我国污泥产量计算方法，攻克污泥有机质含量低、厌氧消化产气量少的难题，突破了污泥深度减量技术，实现污泥资源高品质利用。
　　同时，污水、污泥处理伴随大量臭气产生，易引发二次污染和厂群矛盾。这个项目立项之初，我国污水厂臭气处理尚处于一片空白。臭气释放规律不清楚，除臭设计缺乏依据。此外，大型污水处理厂臭气浓度变化大、冲击负荷高，传统除臭一般采用单一技术去除复杂组分，效果不理想。
　　张辰指出，臭气治理关键是在释放特性准确识别基础上实现全量收集与高效处理。他带领团队实现了首次识别污水厂臭气组分特点和释放特性，解决了大跨度空间臭气全量均匀收集难题，集成开发出臭气高效处理技术，并编制国家标准，填补国内空白，消除大型污水厂的“邻避效应”，臭气去除率高达99.99%。
　　历时10余年攻克技术难关，张辰领衔团队研发出大型污水厂污水、污泥、臭气高效处理工程技术体系，推广应用于包括全国20个省会城市及直辖市的120余座污水厂，污水处理总规模近3000万m3/d，近三年工程设计产生经济效益12.48亿元，相应工程投资超过1000亿元，将我国污水处理技术一举带入国际先进水平行列。
　　
系统思维“六部曲”
　　水污染治理千头万绪，既需要巨大的人力财力、科技物力的投入，更需要落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，加快转变治水兴水管水思路。张辰主张要以系统工程的思维和眼光来审视水环境治理问题，一定要站在生态修复的高度，实现从污水控源、污水处理、污泥清理到水体修复的全过程、全系统、全方位治理，努力实现“水清、流畅、岸绿、景美”的治理目标。
　　生态文明建设需有系统思维，水生态文明属于生态文明的一部分，解决水的问题也需坚持系统思维。张辰独具匠心地总结出系统思维的“六部曲”——系统调查、系统规划、系统研究、系统设计、系统评估和系统运维管理。“简而言之就是先着眼系统调查，建立系统的规划，开展系统的研究，通过系统设计、系统评估和系统运维管理，使得我国排水系统恢复到原有的系统思维。”张辰解释道。
　　首先，需要建立起水循环的信息系统，包括降水、污染源、管网泵站、河道、污水厂等水生态系统要素的信息数据库，数据库既是前期调查的成果，也是后期运行管理数字化平台的基础。另外，包括污染源的调查、环境条件的调查，这些都是系统调查中很重要的部分。张辰举例说，比如，雨污混接、污水直排、水流不畅、底泥淤积、垃圾淤塞等一系列的问题，都是水环境治理内容。如果不做详尽调查，不去做科学数字化的平台，对于后续的工作就不能很好地解决。
　　其次，水环境整治本身就是一个系统，但从城市总体的规划，再到最近海绵城市的专项规划，还有传统的雨水、污水、城市水系等各个专业的规划，中间各个规范的衔接存在很大的问题，做好各个规划的衔接，也是系统规划很重要的内容。对此，张辰感叹：“这看似容易，实则很难。”
　　第一步是系统研究。不仅仅是针对某一点，例如调蓄池的规范，有源头、中途、末端，这个调蓄从污染控制而言，到底是在源头还是中途还是末端，各有各的要素，需要分清层次来做这方面的工作。张辰以清除河道的垃圾为例指出，清淤采取什么样的措施，以及清淤后的污泥怎么处理也是系统研究的内容。包括清淤的方式，一次、两次还是长效的清淤，还有是否按照规划标高清淤，或者采用生态的清淤方式，这都需要对河道底泥物理、化学、生物及泥水界面交换过程释放影响机制进行系统的研究。
　　系统研究之后便是系统设计。张辰指出，水环境整治系统设计，应以水环境质量为目标，以现状问题为导向，以污染总量控制为依据，采取“源头、过程和末端相结合、绿色和灰色相结合、工程与非工程相结合”的工作思路，要考虑多种技术手段、多部门协作、多专业统筹。张辰特别强调“十六字方针”——源头治理、过程控制、制度设计和技术手段。他还指出，如果源头治理在服务范围内有“城中村”的，要考虑环村围截，新建小区分流和排道整治等问题。不仅仅是源头这一点，还包括渗透和一些污染的治理，都要因地制宜采取一系列系统的设计理念来充分考虑。
　　接下来是系统评估。水体治理是一个长期的过程，通过评估做一些定量的决策，从源头的系统调查开始，系统地规划、系统地研究，还有系统地评估来转变思维，用系统思维针对水环境的治理。可以采用一些先进评估手段，评估水环境容量是多少、污染物负荷是多少、截流系统的规模与溢流频次的关系、活水策略下的泵闸调度规则以及近、远期目标的可达性等内容。
　　最后，是系统管理运营和维护。张辰表示，可以通过感知层、网络层、运用层等多层级的构架和管理，在现有的情况下，利用互联网+、AI人工智能技术等，借助智慧排水平台，对设施状况、运行维护、智能控制等方面能及时、准确和高效管理，使得我们的排水工程、系统工程更上一个台阶。
　　总之，水污染治理最终的目的一定是水环境和水质的改善，让老百姓真正看到水清岸绿、鱼翔浅底。张辰提出，要将雷厉风行和久久为功结合起来。先雷厉风行地解决老百姓最关心的问题，将河流治理得不黑不臭，提高老百姓感知。然后苦心经营，久久为功，将每一道水系都变成一条功能达标、可亲近的生态河流。
　　
治水永远在路上
　　水是民生的一面镜子。水利兴则仓廪实、民安居、市井美。水污染治理是一项功在当代、利在千秋的事业，尤其是在我国水资源紧缺与水资源污染同时存在的局面下，这更要求我们必须要把治水放到美丽中国建设中的优先位置来抓。
　　在30多年的工作实践中，张辰致力于污水、污泥、臭气和雨水污染控制技术研发和应用工作，成果广泛推广于全国。他先后担任过30多项国家重大“水专项”、上海市科委重大项目等科研课题的负责人，创下了多项业界纪录。例如，他主持了国家重大“水专项”第一个污泥规划课题“重点流域城市污水处理厂污泥处理处置技术优化应用研究”、国家住建部的行业顶层设计课题“城镇排水系统标准体系研究”、上海市首个海绵城市建设指导课题“上海市海绵城市规划与建设关键技术研究”、上海市第一个内涝防治课题“上海市中心城区应对内涝技术研究与工程示范”等重大课题；主持了亚洲最大的上海白龙港污水处理厂、拥有世界上最大的一体化生物反应池和国内第一套污泥干化焚烧处理装置的上海石洞口污水处理厂、全国最大的白龙港污泥深度脱水工程、上海市最大的污水治理二期工程、西南地区最大的重庆鸡冠石污水处理厂、中原地区最大的郑州王新庄污水处理厂等重大工程。
　　国家优秀设计奖4项、全国行业优秀工程设计一等奖8项、上海市优秀设计一等奖15项、国家科学技术进步奖二等奖3项、上海市科技进步奖一等奖3项、上海市技术发明奖一等奖1项、新世纪百千万人才工程国家级人选、全国工程勘察设计大师……30年下来，水环境领域的奖项，张辰几乎都有斩获，可谓荣誉加身，但是他对此却十分看淡。“治水这么大项目的完成肯定是集体的贡献，团队每个人缺了谁都不行。在整个攻关过程中，要扬长避短，能够形成一股合力，这一点才是最重要的！”张辰如是说。
　　在张辰看来，水环境是城市治理的重要一环，应该是一个开放的、实践的过程，技术创新的成果最终要体现在工程效果上，要科学与工程结合，技术同管理结合，要以直接治水效果作为检验标准。要让实验室的研究能落地，技术能够实现成果转化，能实际解决中国的环境问题。
　　在和团队成员的交流中，他希望年轻人能具有更开阔的眼界，及时了解学科动态和技术前沿。能自己去思考问题，发现问题，解决问题，要勇于创新，要对现有的工程、技术或者科学应用做出具体的贡献，能够成为为国家重大环境问题的解决和可持续发展战略的实施提供理论支持、决策支撑和技术服务的复合型创新人才。
　　“科研只是在实验室里面的这一段过程，我更希望年轻人能够走出实验室，走到真正的江河湖海中去发挥他们的才能。‘秀才治水’‘室内治水’是行不通的。”张辰对待年轻人有着更深一层的期待。在他看来，目前国内有太多的科研成果躺在实验室的报告里面，高校科研同企业的工程严重脱节。高校只培养了人才，产生思想，然后成果却很难转化成为市场生产力，两者之间总还相差着最后一公里。
　　“知行合一”——让科学研究成果“落地生根，开花结果”，解决国家的生态和环境关键问题，是张辰和他的团队成员一贯的信念。团队始终把国家民族的利益放在首位，多次临危受命，在攻坚克难中出色地完成了使命。
　　如今，繁忙的工作几乎让张辰没有了业余时间，但是他依然在水治理的道路上乐此不疲地奋斗着。他说，水是万物之源，只要华夏大地还有一江一河的水质有问题，他就不会停下建设美丽中国的脚步。自己大半辈子都在和有问题的水打交道，希望能够通过自己和同行们的努力，早一天让国内的水环境得到彻底改善，真正实现溯本清源！
　　
专家简介
　　张辰，教授级高级工程师，全国工程勘察设计大师，现任上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司总工程师，兼任中国工程建设标准化协会副理事长、中国土木工程学会常务理事等职务。长期从事污水处理和水环境保护科技研发与工程设计工作，围绕国家重要科技需求和重大工程创新需要，开展了多项科技攻关工作，积极将科技成果应用于工程实际，科技创新成就十分突出，为我国水环境保护和改善做出了重大贡献。