——记北京排水集团首席技术专家张树军

郑 心  蔡巧玉　　

　　浩浩碧水，朗朗清空，良好的生态环境是最普惠的民生福祉，也是最根本的人心所盼。因此，在幅员辽阔的华夏大地上，每天都在发生着、创造着无数关于“绿水青山”的故事。但山明水秀的背后，总有一群人默默奋战在治理一线——有关“清水绿岸、鱼翔浅底”的答案，他们向生化菌群去要；“汩汩清水，润泽一方”的福祉，他们向旁人避之不及的污水去讨。而北京排水集团（简称“北排”）首席技术专家张树军正是其中的领军人物。数十年如一日将自己沉浸在山河湖海间，他致力用团队首创的“红菌”（厌氧氨氧化菌）处理技术撰写污水治理的大文章。期间，面对质疑与沉寂，他的内心从来不动如山，“污水治理一头连着百姓民生，一头连着国家发展。因此只要我知道自己在坚持的是什么，就绝不会有轻易打退堂鼓的念头。科学研究就是要用99次的失败换取1次的成功，再多的挫折于我而言都是锤炼”。“红菌”久培无果的那些年，他正是凭借这样的意志品质撑过来的。

　　相信大家的手机相册里，多保存的是值得回味的生活细节或是难得一见的壮丽美景，但张树军的手机里，却几乎被“红菌”的照片所占满。“大小以微米计量，几千个红菌排成一队才是一毫米。显微镜下看，长得类似椭球形，其个体并不呈现红色，几亿个红菌聚在一起才能呈现出红色”，这个永远鲜活在张树军口中且微不可察的生物，却织就了令他甘愿奉献毕生的科研蓝图。如今，它们仍然如同无数涓滴细流，凝聚汇成蜿蜒水道，载着张树军的意志汇入新时代背景下、生态科技发展的滚滚江河。

踔厉奋发，初识“红菌”

　　“爱水”“治水”是如今的张树军绕不开的人生标签，但在数十年前，张树军求学报考、规划人生之时，相关专业却并不是他的首选。“其实说人生规划都有点牵强，我们那个年代普遍以‘学一门专业，方便找工作’为主流思想，所以‘给排水’这个专业我基本上是随便选的，就想着谁的生活也离不开水，学的东西一定能有用。”张树军如水般的澄澈体现在言谈的方方面面。但也正是因为水在日常生活中的普遍性，让彼时走入相关专业的学子都或多或少收到过类似“上下水有什么好学的”的质疑与非议，张树军也不例外。因此，那时的张树军无法预料，有一天“民生为上、治水为要”会被标注在实现中华民族永续发展和国家长治久安的战略高度，而促进“人水和谐”，则被认为是全面建设社会主义现代化国家的重要环节。当然，这些都是后话。

　　那究竟是在什么时候，水在张树军生命中萌生出不可或缺的重大意义的呢？每当张树军如此考问内心时，他脑海中浮现的是自己在某环保公司勤耕不辍、初遇治水工程问题的7年。彼时他半工半读，心在“象牙塔”，身却在实践一线，污水处理设备的调试、运维工作，污水处理方案、报告的撰写和施工组织工作计划每天萦绕在张树军的脑海里。同时，他还要兼顾学习，“我那时候每天凌晨4点半起来背单词，然后跑步去现场调试设备，晚上复盘遇到的困难和问题，请教老师、精进自己，一天24小时都觉得不够用”。意气风发也着实辛苦，张树军就这样一步步走到了深造之路的入口处。“其实那个时候我忙着处理工程实践中遇到的问题，根本没空停下来思考这份事业于我而言意义是什么，但就在我的恩师彭永臻院士将我带入更大的平台之中，开阔了我看世界的视野之后，我突然发现，原来我曾经一直在做的事就是我渴望的‘学以致用’。”所谓“科技报国”从来都不是抽象的概念，而是由无数琐事组成，在数不尽的细节中体现，由此张树军决定将自己的一颗红心全部投入水处理行业之中，并坚定要成为行家里手。

　　梦虽遥，追则能达；愿虽艰，持则可圆。当时听起来透露着年少轻狂的豪言壮语，却一直被张树军用心践行着——遇到一个问题弄不明白，他就海量阅读相关文献；无论学业多忙、实验多累，他也始终不忘关注行业前沿……正是在这样的过程中，“红菌”即厌氧氨氧化菌跌跌撞撞“闯”入了张树军的视线。“其实我一直很关注含氮污水的处理问题，因为它不仅广泛存在于生活当中，还是制约水处理行业高速发展的重要限制因素之一，不仅会造成河流富营养化、水体黑臭，还在2001年引发了我国海域发生赤潮高达77次。传统的处理方式又普遍存在费用高、固废多、温室气体多、效率低下、占地面积大等一系列劣势，所以我试图找到一种更加环保高效的方式。而‘红菌’的出现，简直像是个奇迹！”时隔多年，回忆起首次发现“红菌”有如此作用的瞬间，张树军仍然激动不已。

　　虽然“红菌”的发现并不是张树军的专利，早在20世纪，荷兰的生物学家吉斯·库南（Gijs Kuenen）就解析过厌氧氨氧化现象，但由于大部分微生物学家都持怀疑态度和厌氧氨氧化菌本身难以富集、生长缓慢等难点，它始终没有被大规模应用于污水处理行业中。然而这些因素没有“劝退”正在攻读博士的张树军。在彭永臻院士的支持和指导下，他开始尝试自主培养“红菌”。“其实它普遍存在于自然界，你我身边都有”，而正是这个如此常见的物种，却花费了张树军数年时间。

　　开始的半年，张树军苦寻其法而不得，多次尝试都以失败告终。而后，他也曾跨越山海，一南一北去虚心拜访两位拥有“红菌”的教授，却因此物在当时实在珍贵只能收获到一瓶“清澈的红菌出水”。彼时他知道，一切只能靠自己了。在好不容易有了些眉目和进展的时候，他又开始面临择业问题，老师和同学建议他进高校或科研院所工作，他却一腔热血道：“我要坚持走到工业应用中去！这份事业既然国外的人做得来，我明明已经打下了一些基础，我为什么就做不来？”

　　于是，茫茫就业大潮之中，张树军只投出了3份简历：一份拿在北排时任研发中心主任甘一萍手中，一份躺在北排时任总工程师王洪臣桌上，一份置于北排时任总经理杨向平邮箱里……

小行大爱，静水流深

　　恒心不言，自有春秋。进入北排后，张树军继续发扬“把冷活做实、把冷事坐热”的科研精神，以“甘坐冷板凳、甘吃清苦饭”的耐心和定力扎下根去，继续在“红菌”培养事业中探索前路。幸运的是，他遇到了多位“擅识千里马”的伯乐——彭永臻院士，在污水生化处理基础理论和科研助手方面给予了他一贯的大力支持；王洪臣总工和甘一萍主任，给予了张树军全面的工程指导和宽松的科研攻关环境……他们共同支撑着张树军，使他在失败挫折的压力中依旧挺直脊梁。“我特别感谢能遇到这些贵人，可以说没有他们，我的科研目标不可能实现，他们在我的事业生涯中无疑充当着‘压舱石’与‘定盘星’般的重要作用。”张树军说。而同时，他也以“只许成功，不许失败”的实验精神回馈了一份份信任。

　　2006年，北排面对北京水污染严峻形势带来的压力和国外技术封锁的情况，在追踪和分析世界污水处理先进技术的基础上，坚定地将研发厌氧氨氧化技术（“红菌”技术）作为1号研发课题，挑选精兵强将组建北排“红菌”技术研发团队，张树军则成为当仁不让的团队带头人。彼时，他只带着两名研究生，却跑遍了北排下属的7个污水厂，将泥样亲手取回，一边做实验、一边查资料，探索“红菌”可能喜欢的生长环境……“最初的菌种培养是在一个破旧的铁皮房中开展的，工作中最考验人的就是蚊虫叮咬问题。因为有时采水样、做实验需要保证手的稳定度，所以只能看着蚊虫叮咬自己，我们经历过最好玩的一件事就是眼睁睁看着蚊子在手上吸血吸到蚊身变红。”这份云淡风轻背后掩藏的是对追寻科学治理目标波涛汹涌的热忱。

　　2008年，“红菌”培养来到了关键节点。“我们团队的同志都自主放弃了春节假期，每天轮流到实验室监测数据。年底，我们终于培育出了凝聚着我们无数智慧和心血的红菌！”窗外震天的鞭炮声，也诉不尽张树军团队成员的喜悦之情。那一刻，虽然张树军清晰地知道前方还有长路要走，但他仍然难掩心中激动，因为他恍惚又真切地产生了一个念头：一脉青山、一汪碧水，以山水作画，用科技写诗，自己脑海中斑斓的报国梦好像开始照进现实了……

　　不过，攻关仍在继续，片刻松弛过后，迎来的是更具挑战的“富集”工作。为了让红菌聚成团，张树军回忆团队试用过的许多方法，添加硅藻土、磁粉、活性炭……凡是文献上有记录的，逻辑分析后觉得有可能的，都要试一试，逐步筛选，一点点排除，一点点确定。为了缩短时间，他们还要保证数种平行实验同时进行，依旧是忙得脚不沾地，几近废寝忘食。但此时，张树军心中却是颇有期望的，因为胸怀梦想的远征，无惧千山万水、无畏千难万险，而且有坚实的团队在背后支撑，更令张树军深觉心中安定。“我挺享受大家一起就共同目标集思广益、头脑风暴的过程，一个人的看法难免偏颇，大家的智慧才更能加速成功。”

　　2010年，红菌的富集工作初具雏形，而后开始“野蛮生长”。“亲眼看着它们从一个个小罐子扩展到几十立方米的反应池中，真觉得整个过程都很奇妙。”张树军感叹道。不仅如此，“微生物”还起到了“大作用”——在高碑店污水厂，第一个厌氧氨氧化示范项目只用了3个月的时间便顺利启动。这一创新成果得到了业内人士的高度评价，也给予了业内同仁信心与希望。而眼见投放到“红菌”脱氮反应池中的菌种不断增殖，脱氮效果也十分高效稳定，张树军从此情此景中又看出了无限可能。

溯源追本，守正创新

　　山一程，水一程。风一更，雪一更。扎根污水处理十余年，无论是深山小院盯现场时为加油说出的豪言壮语，还是进车间走工厂的细致追问，抑或是在科研院所开会间的集思广益……张树军做科研，从来讲的是求真务实；做事，从来凭的是脚踏实地。只有如此，他才能在集团领导向他征询是否有信心建设中国自己的污水红菌脱氮工程时，说出“成功有九成把握”的铿锵之语，从而揭开了自己职业生涯中的又一新篇。

　　2013年，北排集团在林雪梅董事长和蒋勇副总经理的亲自指挥调度下，在北京高碑店污水处理厂建成运行了中国第一个污水红菌脱氮工程。这是我国污水处理领域一个里程碑式的工程，标志着中国成为国际上仅有的几个具备红菌脱氮系统工程化能力的国家之一，突破了许多发达国家都仍束手无策的技术瓶颈。

　　首战刚刚告捷的张树军团队彼时尚且来不及休整庆功便临危受命，攻克热水解消化液红菌脱氮技术，以解决北京城市污泥处理迫在眉睫的困境——热水解污泥消化液因水质复杂，氨氮浓度高达3000mg/L，污染物浓度高，且对微生物活性造成严重抑制，实现其红菌脱氮是水处理界公认的世界性难题。正如张树军比喻的那样：“高温热水解导致细胞破碎之后，释放出来的污染物就像魔鬼一样。”

　　即便如此，张树军团队还是在之前良好的研究和工程基础上，经过艰巨复杂的持续攻关，独创了应用于热水解污泥消化液的红菌脱氮工艺路线，突破了红菌脱氮工程应用瓶颈。不仅如此，他们还“用得其所”，将成果应用在国际排名前五的热水解污泥消化液红菌脱氮工程，其中高安屯再生水厂的红菌脱氮工程是世界最大规模的红菌脱氮单项工程，由他们建成的污水处理工程每天脱氮量高达33吨，相当于450万人每天排出的氮污染物。此外，集团领导也是知人善用且善颂善祷的，不仅在项目进程中给予了张树军一如既往的莫大信任，还为科研团队带去了物质与精神上的双重奖励，让科学的桂冠绽放其应有的光彩。

　　经过多年的研发和工程历练，北排集团形成具有完全自主知识产权的“红菌”专利技术体系，成功注册专有技术商标，获国家发明专利授权16项，使北排红菌技术达到国际领先水平；国内外同行均对北排“红菌”技术研发和应用成果给予高度评价……经此一役，“红菌”污水处理技术彻底扬名，但张树军不甘愿躺在这份功劳簿上，他又将目光投向了前景更为广阔的城市污水处理之上。“简单来讲，城市污水以量大而闻名，并且如果处理效果好，最终这类水是要回流到百姓生活之中的，因此需要更加审慎的态度，以保证用水的安全性。”

　　直面问题是勇气，解决问题则是水平。2017年在北京方庄再生水厂建立起的城市污水红菌示范工程，标志着张树军团队打好绿色牌，念响“生态经”的又一段全新里程。不过令他们没有想到的是，其间他们却迎来了职业生涯的“至暗时刻”——工程调试屡次受挫，新问题不断涌现，这一瓶颈期持续了一年半的时间。说起来其实不过500余个日夜，却一度令张树军忧心如焚、鬓角染霜，“那段时间感觉自己情绪控制能力都下降了，焦急总是战胜冷静”。然而，即便是在如此大的压力之下，团队也没有一个人萌发过哪怕一丝退缩的念头，也是这时，张树军看到身边的一张张年轻面孔上洋溢着与曾经的自己别无二致的坚毅与自信，“我们团队的年轻人真是特别好，特别有恒心，他们有时候比我还能熬，直接吃住在水厂”。也是因此，他甘愿将自己的名字隐入团队背后，期待着有一天集体智慧的结晶能被更多人看见。

　　最终，张树军得偿所愿。通过团队的通力合作与积极复盘，他们找到了稳定实现城市污水短程硝化的方法，以及克服冬季低温的有效工艺，开发出了一套适用于城市污水领域的配套设备及控制系统，年出水总氮平均值为4.21mg/L，最低可达0.46mg/L，总氮去除率均值93%，处理费用降低40%以上。此项工程的历史性突破不仅为张树军团队带来了国际水协会（IWA）颁发的全球研发突破金奖（亚洲首次获此荣誉），更重要的是，它标志着我国成为国际首个且唯一实现城市污水厌氧氨氧化工程应用的国家，在红菌技术领域一跃成为“领跑者”，助力我国加速实现污水处理的低碳高效转型。

　　回首来时路，张树军深有感叹：“困难的时候是真难，但只要记忆里的时光有科学的力量和历史的分量，就觉得自己做的事情是有意义的。前行道路上，只要跋山涉水仍行而不辍，便能在大时代中唱响凡人歌，我希望我的未来依旧如此。”

一泓清水，润泽民心

　　张树军没有食言。污水处理行业有交口称赞的两种绿色低碳技术：一为厌氧氨氧化菌技术，二数好氧颗粒污泥技术。前者是张树军年轻气盛时便开始精益求精的坚持，后者则是他顺应时代发展的创新与尝试。

　　“好氧颗粒污泥是微生物在特定条件下形成的微生物聚集体，具有结构紧密、沉降性能好、耐冲击能力强等特点。与传统工艺相比，好氧颗粒污泥技术处理水量可提高30%以上，节省占地30%以上，能耗节省20%以上，药耗降低60%以上，具有显著的经济效益，是国际水处理界公认的最具工程应用前景的污水生物处理技术，也是目前各国竞相攻关的集约、高效、绿色前沿技术。”每每说起专业，张树军总是滔滔不绝。

　　目前，好氧颗粒污泥技术应用于城市污水处理的国际案例有几十项，而北排集团吴家村再生水厂（80000吨/天）项目是其中具有完全自主知识产权的一个，极大程度地填补了我国规模应用的空白，使中国成为国际上第二个拥有好氧颗粒污泥技术工程化能力的国家。

　　完成吴家村再生水厂好氧颗粒升级改造工程后，张树军带领好氧颗粒污泥团队再次临危受命、勇挑大梁，将北京垡头再生水厂好氧颗粒污泥工程的核心关键技术研发工作担在肩上。值得一提的是，此项工程挑战巨大，要求在原2万吨处理规模的占地上，实现10万吨的处理规模，“不仅提升了5倍的处理水量，出水水质还要达到北京市堪称严苛的标准规定”，至今回想起来，张树军还是难免感慨。

　　不过最终，张树军还是带队交出了高分答卷。总领方案设计，他们研发了多级耦合选择压定向富集“造粒菌”技术，让污水环境中的聚磷菌、反硝化聚糖菌可以在厌氧/好氧交替、盛宴/饥饿交替等条件下获得显著竞争优势，快速富集造粒。同时，他们独创了系统的好氧颗粒污泥快速培养及稳定维持技术体系，在解决颗粒污泥工程稳定运行问题上，将核心装备与控制系统标准化，突破了技术工程应用的装备化瓶颈，并于2024年年底建成运行完全自主知识产权的北京垡头好氧颗粒污泥工程项目，成为目前国内最大规模城市污水好氧颗粒污泥项目。