萬金泉：初心不改為清泉

文/ 龐貝 毛艷玲

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萬金泉：初心不改為清泉

文/ 龐貝 毛艷玲

“我們希望未來的世界是綠色的，未來的天空是藍色的，未來的河水是青色的……”

——萬金泉

為一方沃土，守一泓清泉

隨著城鎮化、工業發展以及人口數量的不斷膨脹，水、大氣和土壤等在內的生態問題，正在成為日益富裕的中國人熱議的話題。

水是生命之源。良好潔凈的水是人類身體健康的保障條件，是經濟社會持續發展的重要基礎，是全面建成小康社會和建設美麗中國的根本需求。然而，我國面臨十分嚴峻的水污染形勢，近年來層出不窮的水污染事件，更讓公眾對這一生存不可或缺的資源感到擔憂。

2014年3月，環保部發布首個全國性大規模調查。結果顯示，我國有2.8億居民使用不安全飲用水。國土資源部網站發布的調查結果顯示，華北平原淺層幾乎已無Ι類地下水；需經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，造紙工業污水占據重要比重，扮演著極不光彩的角色。隨著人類對社會的發展，造紙行業得到了很大的發展，但也對人類的健康與生態環境造成了巨大的破壞。據近幾年統計顯示，全國造漿制紙行業污水排放量約占全國污水排放總量的10%—12%，居第三位；排放污水中的化學需氧量約占40%—45%，居第一位。造紙工業已成為我國污染較為嚴重的行業之一。

讓水更清，不僅是每一個普通人的心愿，作為一名研究廢水處理技術工藝的研究者，萬金泉這樣的愿望更為急迫，更多地導向實際行動。

萬金泉，華南理工大學環境與能源學院教授，博士生導師，2014年獲得“廣東省五一勞動獎章”，2009年獲國家科學技術進步二等獎。

都說不忘初心，方得始終。但要說起萬金泉的初心，似乎更多源自于年少時對于青山綠水的記憶。

還是在萬金泉就讀大三的那年，他和同學去郊游經過一片麥田，在暖暖的陽光下，綠油油的麥子已經有一尺多高，開始抽穗了，一望而知的豐收似乎近在眼前。但當他和同學們漫步到田埂，卻發現大片麥田被發出惡臭的液體所覆蓋，聽村民們講那是周圍工廠生產時排放的污水，未經任何處理便直接流向麥田。

“至今回想起來，那一幕仍然覺得觸目驚心。現在，連原來農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，為保護自然環境做一些事情。”萬金泉說。

為一方沃土，守一泓清泉。正是源于這樣的動力，萬金泉將自己的青春、熱情和努力都奉獻給了自己熱愛的事業。

萬金泉（右二）到造紙企業了解水循環利用對紙張質量的影響情況

矢志創新，換千江澄碧

造紙廢水一般有三個來源：一、制漿時纖維分離，漂白和抄紙時稀釋、壓榨、烘干漿料等工藝過程排出的含有大量纖維、無機鹽和色素等污染物濃度很高的廢水，即黑水；二、洗滌漂白過程中產生的大量含高濃度的木質素、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污染物（POPs），主要污染指標COD（化學需氧量）、BOD（生化耗氧量）、SS（固體懸浮物）等較高。

目前大多數造紙企業主要使用的傳統“物化+生化”廢水處理模式，無法有效降解廢水循環回用中產生的累積性難降解有機污染物，處理后的水難以滿足回用要求。

近年國家提高了造紙廢水的排放標準，不僅降低了COD、BOD的允許排放數值，還增加了對總氮、總磷、噸紙用水量等的限制。隨著廢水排放標準不斷提升，現有的造紙廢水處理技術很難滿足新標準的要求。同時，廢水處理大多采用人工操作，造成處理系統運行不穩定、能耗高、處理成本大等缺點，這使造紙企業面臨著巨大的環境生存壓力，影響我國造紙行業的可持續發展。

面對這些亟待解決的難題，萬金泉和他的團隊矢志不移，潛心研究了十數個春秋。

萬金泉團隊隸屬于華南理工大學環境與能源學院、制漿造紙工程國家重點實驗室。在萬金泉教授的帶領下，團隊長期從事廢水污染控制新理論、新技術的研究工作。團隊以“保護環境、造福人類”為己任，求真務實、開拓進取，圍繞著造紙廢水中POPs的累積及降解規律、高效物化生化處理及高級氧化深度處理的理論與技術、廢水處理過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”、“廢水中持久性有機污染物的碳源協同代謝生物處理方法”、“工業廢水處理系統的嵌入式三層網絡控制方法”、“乙醇發酵型多點回流式IC厭氧生物處理反應技術”等一整套具有自主知識產權的廢水處理新技術、新裝備，打破了國外在該領域的技術壟斷，獲得了20多項中國及國際發明專利授權。技術成果及設備在全國16個省(區)的近百家企業得到推廣應用，取得了良好的經濟和社會效益，為我國的環境保護和節能減排作出了重要貢獻。項目團隊研究開發的“造紙廢水處理及資源化利用系列技術成果”2009年獲得國家科學技術進步二等獎，2007年獲得廣東省科技進步一等獎，2007年獲得國家環境保護科技成果獎，2015年獲教育部自然科學二等獎、2005年獲得廣東省造紙學會科技成果一等獎。萬金泉教授的專利“廢紙造紙廢水的處理方法”2010年獲得中國專利優秀獎、2011年獲得廣東省專利金獎。2014年中國造紙學會將首屆“中國造紙蔡倫獎”授予萬金泉教授，以表彰其為我國造紙工業污染控制所作出的杰出貢獻。

十多年來，國家的廢水排放標準不斷提高，萬金泉項目團隊創新的腳步亦從未停歇：

2000年，第一臺一體化設備投入運行；2003年，第一套共代謝好氧生物處理設備投入運行；2006年，第一臺乙醇型厭氧反應塔投入運行；2010年，第一套嵌入式廢水處理智能控制系統投入運行；2012年，第一臺PS高級氧化反應塔、沼氣發電系統開始運行……

近年來，他們研發的“高效一體化+A2O生化處理技術”已在全國幾十家造紙企業得到推廣應用。在此基礎上，針對上文提到的造紙工藝污水處理技術難點，他們提出造紙廢水乙醇型同時產酸反硝化高效厭氧處理技術、Fe0催化活化PS高級氧化深度處理技術和基于模糊—BP神經網絡的造紙廢水處理智能控制技術，形成了造紙行業高效節能廢水處理及資源化利用技術與裝備，可以使造紙廢水的循環使用率由目前的50%—60%提高到90%以上，實現了造紙廢水“趨于零”排放，節能降耗并實現厭氧沼氣能源回收再利用。

相關研究成果獲得多項國家（國際）發明專利及計算機版權授權，并形成國際領先水平的具有自主知識產權的高效節能造紙廢水處理及資源化利用技術與裝備，為造紙工業節能減排提供一個新模式，對于保護水資源和生態環境具有重大意義。

萬金泉（后排中）與培養的碩士博士研究生在一起

這一項目帶來一系列極具應用價值的創新成果和設備：

一體化高效物化處理器

作為新一代廢水物化處理器，其處理器結構緊湊，集廢水與絮凝劑的混合、反應和澄清過濾于一體，從而減少了設備的占地面積，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，在處理器內部形成穩定的、可連續自動更新的吸附過濾床，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

針對廢水中難降解有機物POPs的特點，利用誘導底物和代謝底物形成碳源協同共代謝廢水好氧生物處理技術，大大促進了廢水中POPs的有效降解，解決了廢水中難降解可溶COD的累積問題，該技術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將BP神經網絡和模糊控制技術用

于廢水處理過程的智能控制，對廢水處理過程的COD、TOC、ORD、DO、泥位界面等參數在線檢測，通過嵌入式計算機對廢水流量、加藥量、溶解氧、泥位流化床高度、回流量等進行反饋控制，實現廢水處理系統的24小時無人值守的先進運行模式，提升廢水處理系統的技術水平和管理水平，降低廢水處理系統的運行費用。

高效厭氧反應設備

通過對傳統厭氧反應設備結構的改進，開發出新一代多點回流式厭氧反應器，實現垂直方向上功能區域的劃分及水體螺旋升流，為厭氧生物產酸與產甲烷菌創造各自適宜的環境，有效地避免了短流、返混、氣涌、酸化、污泥鈣化等厭氧反應過程中易發生的問題，實現了乙醇型厭氧反應，提高了厭氧反應器的效率。

萬金泉（中）到企業解決我國最高速造紙機白水濃縮處理的技術難題

廢水厭氧沼氣收集發電技術

由厭氧處理反應設備產生的沼氣，經過氣體凈化、貯存單元及阻火器后到達發電機組，在機組中燃燒發電。發出的電能經過配電系統調節后供廠區生產用電，經測算每公斤COD可產生0.3立方米的沼氣，可發電約1.5—2.5度。該技術可使廢水厭氧產生的沼氣得到充分的利用，減少溫室氣體的產生，同時可為企業帶來可觀的經濟效益。

基于PS的高級氧化深度處理技術

本技術可實現在廣泛pH下，產生具有高氧化電位的自由基，再通過自由基與污染物間的加成取代、電子轉移、斷鍵、開環等作用，使廢水中殘留的難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質，甚至直接分解成為CO2和H2O，達到廢水深度處理的目的。同傳統的高級氧化處理技術相比，本技術具有處理成本低、操作簡單等特點。

基于上述一系列創新成果，“一體化+A2O生化處理技術”項目通過解決造紙行業環境與用水水質問題，將大大提升廣東省造紙行業的競爭力，為促進我國造紙產業轉型升級及可持續發展提供技術服務，并為其他傳統產業的優化升級提供經驗借鑒。同時，通過對廢水的厭氧反應設備、高級氧化反應設備以及智能控制設備的研發，將形成一系列具有自主知識產權的先進節能環保設備，提高節能環保設備的科技含量，也將大大提升環保產業的競爭力，推動節能環保設備產業的快速發展。

這一項目研發的技術成果可大幅度提升造紙廢水的循環使用率，使廢水處理電耗降低約30%。該項目完成并產業化推廣后，同目前造紙工業常用的廢水處理方法比較，僅在廣東省造紙產業可減少廢水排放約4億噸/年，減少溫室氣體甲烷排放約1.49億立方米/年，節電約1.2億元/年，沼氣發電14.4億度/年。按照目前廣東省造紙產量每年2000萬噸計算，通過這一技術的實施，每年可以節省造紙用水量4億噸，造紙行業所造成的污染將大大減少，生態環境明顯改善，居民生活質量明顯提高，對于保護水資源和生態環境具有重大意義。

目前，“一體化+A2O生化處理技術”項目已在全國13個省（區）的近百家造紙企業得到應用，每天處理造紙廢水80萬噸，通過節電、節水、節約造紙纖維創造經濟效益約2.07億元/年，獲得國家和省級科技獎勵10多項，為項目的示范建設與產業化推廣提供了堅實的基礎。

基于上述成果，團隊發表相關學術論文150 多篇，其中在Water Environment Research、Bioresource Technology、Expert Systems with Applications、《環境科學》、《中國造紙學報》等國內外著名專業期刊上發表學術論文100多篇，并出版相關專著三部《廢紙造紙及其污染控制》、《造工業環境工程導論》、《造紙工業廢水處理技術及工程實例》，在造紙廢水處理相關技術領域獲得28項國家專利授權和6項計算機版權，這也為本項目的順利實施提供良好的基礎。

20多年過去了，從懵懂的初學者成長為專業的領軍人物，萬金泉沒有忘記自己的初衷。他以“保護環境、造福人類”為己任，希望能夠學以致用，還祖國大好河山一片水都綠城。

建設生態文明、塑造美麗中國，被寫入十八大報告，十八屆三中全會也莊嚴提出，要建立系統完整的生態文明體系。讓山更綠、水更清、天更藍，是每一個生長在這片沃土之上的華夏兒女的共同心愿，這心愿將推動著萬金泉和他的團隊矢志不移，不倦前行。