张杰

张杰
中国生物固锰除锰技术第一人。张杰院士提出的健康水循环概念和系统的水环境恢复方略,已经被写入国家中长期科技发展规划

“如果将城市拟人化,水就是城市的血液,给水管网就是动脉,排水管网就是静脉。而污水处理厂就是城市的肝脏,起到净化城市污水制造再生水的作用。城市排水系统要负起回收废水、再生净化、畅通城市水循环之责。”作为中国市政学科仅有的两位水院士之一的张杰在无数次演讲和多篇学术论文中做出如此形象比喻的同时,更是以四十余年的拼搏担起了拯救水——生命之源的责任。在这种责任感驱使下,这位一向敏行却讷言的学者在年近古稀时,为推广其“城市用水健康循环”理念向全社会发出了振聋发聩的呼吁和呐喊……

作为一名市政水处理专家,张杰的科研工作重点从最初的开发单元技术,进而拓展到建立良好的水环境、实施污水再生回用、从宏观和整体上考虑流域内水环境的恢复和水资源的可持续利用问题上,这种从微观到宏观的跨越,这种从大量的工程实践到独特理论的升华,不仅引领了我国水资源利用和水环境保护领域的一次革命,更让他成为推动我国水环境科学学科发展的一名勇猛斗士。

水之梦——建成中国第一座城市污水再生水厂

1983年元月,张杰工程师日本大阪大学留学。此次远赴扶桑,他胸怀急待攻克城市污水再生水厂关键技术的梦想……

张杰是在默默耕耘十六年后晋升为工程师的,他一直在水环境科学的层岩壁垒上寻找着最佳突破点,时刻奋战在科研阵地的前沿。就在出国前三个月,他刚刚接受了一项设计任务——做大连市污水处理工程规划。

“由于工业用水的猛增,使居民日常生活常常发生水荒,又使海域遭到严重的污染。这是个日益严重的社会问题,如何利用自己的专业解决这个现实问题呢?张杰日思夜想中,一个大胆的“大连市污水处理工程方案”渐渐清晰:建设一个以城市污水为水源的工业供水厂,这既可以使城市污水净化后用于工业生产、城市绿化,又省出水源供生活用水,还减轻海域污染,这岂不是三赢的大好事吗?

污水再生处理是一项新课题。深度净化处理技术在上世纪80年代初的中国未有先例,国际上该技术尚不成熟,设计的一期工程只能做到二级生化处理。

他在日本以城市污水深度净化作为研究课题,并在导师桥本先生的指导下展开研究。张杰首先设想要进行净化流程改革,正在此时,桥本老师向他介绍了间断曝气滤床的想法。在二级生化处理中同时完成部分深度净化脱氮除磷的任务,张杰设计了流程和设备,并画了设备制造图投入运行检测。一年半的时间取得上万个数据,撰写了五篇论文,并根撰写博士论文《间断曝气循环滤床除氨机能的研究》。事实证明最初的设想是合理的、设计是成功的。

归国后,他综合了考察和实验数据、参考了日本经验及自己的科研成果,主持设计了一个万吨级的城市污水再生回用水厂。经过五年的艰苦奋斗,1990年,大连市污水处理厂正式供水了,这是我国第一座城市污水再生水厂!该水厂被评为八五全国优秀示范工程(1996年获国家建设部科技进步一等奖)

水之誉——成为中国生物固锰除锰技术第一人

除了污水治理,城市供水研究最主要目的是让水质更宜于健康、更适合饮用。

从上世纪80年代初开始,张杰就在大量的工程实践中遇到了除铁除锰难题。水中铁锰过量会诱发冠心病、糖尿病、癌症等多种目前医学不可治愈的顽症。一百多年来,人们解决了地下水中铁的去除,而锰的去除却没有满意结果。国外所采用的强氧化剂除锰工艺,不仅工艺操作复杂、运行成本昂贵,而且除锰效果不稳定。国内普遍采用的接触过滤除锰工艺,工程实践中效果不佳,出水锰普遍超标。因此,地下水中锰的去除成为世界性的水质难题。

“八五”期间,张杰带领课题组发现并开创了利用生物技术,不投药就能实现地下水中锰的深度去除,创立了“生物固锰除锰”理论完成了《生物固锰技术研究》的论文,在国内外首次提出生物固锰除锰机制,并应用于城市工程实践,解决了半个世纪以来地下水除锰难题,确立了生物除锰技术。张杰和他的学生李冬博士又通过长期的试验研究,发现铁、锰离子可以在同一生物滤层中去除的规律,从而可以采用一级曝气、过滤的简缩流程。生物除铁除锰滤池的建立,推动了生物技术在给水处理领域的应用发展和技术进步。该理论与工程技术是原创性生物工程技术,居国际前沿地位。1996年,张杰被评为国家八五科技攻关先进个人。

水之责——细微处成就大师风范

流水虽无语,张杰却在中国市政工程东北设计研究院用三十七年奔忙实现了从一个技术员到总工程师、副院长的跨越。在1999年,已过花甲之年的张杰却在他获得中国工程院院士——三年之后听从母校的呼唤,毅然决然地回到哈工大当了一名教授。他是为了实现心中那个用自己在水领域打拼多年积累的工程实践经验,为国家培养更多的高素质人才,为水事业的长远发展尽职尽责的夙愿。

在哈工大,通过言传身教,张杰将自己的学术追求也传递给了学生。在学生的心目中,张杰既是睿智严谨的科研领路人,又是无微不至平易近人的恩师。张杰关心学生们的生活,经常慷慨解囊,帮助生活上有困难的同学,而日常生活中却一直朴素节约。

在学术研究和工作中,张杰是严格要求和原则性。每次会议发言和学术报告他都亲自拟稿、认真准备,从不让别人代劳;虽然事务繁忙,但指导硕士和博士研究生时,他事必躬亲,对每一个学生的毕业论文,都会认真提建议和修改。

无论是在设计院还是在大学,他一直都默默奋战在工程实践的最前沿,以自己的点滴言行和扎实出色的业绩,在同事和师生心目中树立起大师风范。

水之忧——拯救生命之源

水资源短缺和水环境恶化已经成为21世纪中国社会经济持续发展的瓶颈。在“20051113日,吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故,致使松花江水质污染,哈尔滨市区出现了史无前例的4天断水事件发生后,张杰院士在随后发表的一系列文章中,让人们再一次领略了这位水环境科学家心忧天下的宽广胸怀。

针对松花江水污染事件,张杰指出,不可在缺水地区布局耗水大的工业,也不可在水系源头和上游河段布置生产有毒有害污水的企业,呼吁:“不要再作出在水系源头开矿和布置重型化学工业的规划。

回想那些惊心动魄的日子,由张杰院上和李圭白院士牵头组成的专家组夜以继日研究试验出净化水的新方法,使400万哈尔滨人民度过了这一非常时期。张杰又作为专家组成员参加了于2005126日紧急设立的松花江水污染应急科技专项课题。由于几十天的第一线连续工作,张杰病倒了,住院期间仍然坚持工作。出院后又与课题组人员冒着严寒,去吉林省松原水厂和吉林市九站水厂调研。

正如张杰所言,我国城市水环境恢复的切入点是污水深度处理与利用。污水深度处理、超深度处理和有效利用方面的每一进步都是对人类和地球的贡献。

水之盼——城市用水健康循环

“城市用水的健康循环”,是张杰院士返校后确立的一个全新的科研方向。

为此,张杰提出:水资源的利用将由过去的取水输水用户——排放的单向开放型流动转变为节制的取水输水用户再生水的反馈式循环流程。通过水资源的不断循环利用,使水的社会循环和谐的纳入到自然循环中。

2003年,提出了较为系统的城市水系统健康循环理论,建立流域城市群用水重复利用、循环利用。城市用水健康循环的示范工程的发展目标。因此,他呼吁解决水危机、实现水资源可持续利用的根本途径在于实现城市水系统健康循环,也就是实现健康的社会水循环

2006年,国家将松花江等流域的综合治理纳入到十一五发展规划,张杰看到了他的理论能够成为现实的希望。他开始看手进行小规模的实验,率先在哈尔滨文昌污水处理厂,主持设计建成了每天可以处理3200吨城市污水再生试验车间,进行污水再生全流程研究。

他提出的健康水循环概念和系统的水环境恢复方略,已经被写入国家中长期科技发展规划。而国内深圳、北京、东北地区等地相继进行的较为系统的水资源利用和水环境恢复的研究和实践,也是城市水系统健康循环理论雏形的初步应用,是在通往社会用水健康循环的道路上迈出的坚实的一步。

张杰院士爱水、痴水,研究水,整天与水打交道,为了水的事业奋斗不息。这一切都缘于他深深地痴恋着千山万水之间的祖国和人民……

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