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水处理先行者顾夏声:为有源头活水来

2020-05-15   中国科学家   阅读量:243

    现代都市,高楼林立,车水马龙,街道整洁。然而,在城市光鲜外表的背后,有一个庞大的市政工程体系,将每天排出的废水通过物理、化学、生物等技术手段进行净化,以达到减少水资源消耗,循环用水的目的。这其中凝聚着中国工程院院士顾夏声的智慧和心血。

    顾夏声,环境工程专家,中国工程院院士,中国市政工程与环境工程教育事业的主要开创者和奠基人。

顾夏声(来源清华大学)

    他在世界上首次提出UASB反应器内厌氧颗粒污泥的结构模型和颗粒污泥形成机理的“晶核生长”学说,由此找出了培养颗粒污泥的优化条件和关键技术。

    他为中国市政工程和环境工程培养了第一位环境工程博士以及一大批学术带头人和高级专家。

    他组织研究明确了环境工程专业的学科归属、专业内容、培养目标等,组织编写系统教材,为环境工程、市政工程教育事业做出重大贡献。

    1918年5月6日,顾夏声出生于江苏省无锡市一个知识分子家庭。他从小就受到良好的教育,4岁便进入无锡女中附小学习,11岁进入无锡名校辅仁中学,并立下报考工科的志向。

    1936年夏,18岁的顾夏声顺利考入当时工科学生心中最向往的大学——上海交通大学,并被土木工程学院录取。

    在当时,上海交通大学土木工程系共设结构、铁道、公路和市政卫生4个专业。大学前三年是基础课,由土木工程和测量专家李谦若、我国给水排水专业创始人之一的顾康乐等一大批专家学者进行授课。

    1940年分专业时,大多数同学都选择了就业好的铁道工程专业,而顾夏声却因为听了顾康乐教授的一次演讲,改变了自己的选择。

    当时,顾康乐说:“医生主要是治病,使病人恢复健康,而市政卫生工程可以预防疾病,直接为百姓服务。”于是,顾夏声选择市政卫生工程专业,从此结下了一生的不解之缘。

    抗日战争胜利后,顾夏声获得赴美学习机会。1946年,他进入美国德州农工大学学习卫生工程,后获市政与卫生工程硕士学位。

    毕业后,为了尽量多吸收一些理论联系实际问题的经验,顾夏声来到新泽西州RUTGERS大学环境卫生系,在著名的污水处理专家鲁道夫斯教授指导下当研究助理,后又在芝加哥水泵公司污水处理设备研制部任工程师。

顾夏声在美国芝加哥

    1949年,顾夏声离美回国,并先后在唐山交通大学、北京大学任教。随着院系调整,顾夏声到清华大学工作,历任环境科学与工程系教授、环境工程教研究主任、北京市政府给水排水工程顾问等职。1995年,顾夏声当选为中国工程院院士。

    新中国成立后,随着经济和时代的发展,国家大量缺少市政工程与环境工程专业的人才。1952年,顾夏声来到清华大学后,开始着手编写相关教材的工作,并以“深入浅出,少而精,条理清晰”的讲课方式向学生讲授知识,深受学生的好评。

院系调整后的清华大学土木系给排水专业师生合影(立者右起第3人为顾夏声)

    1978年,顾夏声出版《废水处理与利用》一书,1982年,他又在此基础上完成并出版了《水处理工程》著作。

    这两本书是给水处理和废水处理的基础性著作,也是国内该专业教科书的鼻祖。书中对水质、水体污染、水的预处理、消毒、微生物处理、水冷却、深度处理、水处理工程规划和设计理论做了全面阐述,为发展环境科学和水处理技术奠定了重要的理论基础。

    1980年,顾夏声出版了《水处理微生物学基础》。这本著作中将与水处理相关的多类微生物的形态、构造、生理、繁殖以及相关微生物的研究、实验方法和处理方法做了全面系统的论述。该书多次再版和印刷,是利用微生物进行水处理的重要理论依据。

    顾夏声在环境保护领域中最突出的理论贡献是于1982年完成的著作《废水处理生物处理数学模式》。在这之前,人们在废水生物处理系统的功能设计中,往往是凭借经验,未能反映出生化反应过程中各种变量之间内在的相互关系。

    顾夏声在这部书中,结合国外学者的工作,将反映生化机理的微生物生长动力学引进废水处理领域,可以使人们对废水生物处理工程的设计和运行更加理论化、系统化与合理化,并进一步提高了人们对废水生物处理机理的认识,促进了生物处理设计理论的发展。

顾夏声在家中修改著作

    1992年3月,顾夏声又对这部著作进行了修订和补充,特别增添了有关废水生物脱氮除磷技术各种因素的数学模式,并汇集了国内外水处理理论新的研究成果,进一步提升了该书的理论与实践指导价值。除此之外,顾夏声还完成了学术论文90余篇,可谓硕果累累。

    顾夏声一生都致力于中国市政工程,他积极引入国外先进技术并进行科研攻关,通过国产化大幅度降低整个行业的成本。

    在国内外污水处理行业中,上流式厌氧污泥床(UASB)反应器技术应用最为广泛。UASB,是一种处理污水的厌氧生物方法,其主要原理是通过反应器底部的污泥床将污水中大部分有机污染物经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。1981年,顾夏声和同事们在国内开展了相关研究。

1986年6月18日顾夏声(右三)在清华大学环境工程系会议

    在他主持的国家“七五”科技攻关项目“高浓度有机废水的厌氧生物处理技术”中,对升流式厌氧污泥层技术及其微生物学特性及工程应用等进行了系统研究,在国内外首次提出UASB反应器内厌氧颗粒污泥的结构模型和颗粒污泥形成机理的晶核生长学说,由此找出了培养颗粒污泥的优化条件和关键技术,为其后进行的中试和生产性UASB反应器内颗粒污泥的培养提供了理论指导和技术依据。

    其研究成果被列入“国家科技成果重点推进计划”,并列为“国家环境保护最佳实用技术”,获得1991年国家教委科技进步一等奖和1993年国家科技进步三等奖。

顾夏声在实验室

    这些研究成果在第一时间应用于北京、连云港、合肥、贵阳和银城等5个污水处理厂。其中北京啤酒厂污水处理系统成为我国当时规模最大的常温UASB生产性装置,并被列为国家环保局示范工程。在当年,顾夏声指导研究开发的3个生产性UASB反应器技术先进,节省了大量基建投资,减排有机污染物4750吨。

    在高硫酸盐有机废水治理工程领域,顾夏声还主持了国家自然科学基金资助的“硫酸盐还原作用对厌氧消化的影响与控制”研究项目,对含高硫酸盐有机废水治理技术完成了重大突破。

    同时,他还参与和指导了难降解有机污染物的可生化性处理工艺研究,提出了经济、有效的处理途径,将焦化废水生物处理技术推向了一个新的高度。而在脱氮除磷工程领域,他参与氧化塘处理废水的科技攻关,在废水生物脱磷方面的研究成果具有重要的理论意义。

    顾夏声不仅在学术上造诣深,治学严谨,还十分热爱教育事业,是我国市政工程与环境工程教育事业的主要开创者和奠基人。

    在任教60余年中,他为中国市政工程和环境工程培养了一大批学术带头人和高级专家,其中,就包括我国第一位环境工程博士,现任清华大学环境系教授的张晓健。

顾夏声(左)与弟子张晓健在清华园

    “要教好工科的书必须理论联系工程实际”是顾夏声始终坚持的理念。他始终强调学生知识结构的合理性、适应性,尤其注意充实其基础知识和拓宽其知识面,并要求学生把书本知识应用到工程实际,同时以实际工作的经验充实理论。

    顾夏声对自己的研究生严格要求,每一次改论文都亲自修改,且看得特别详细。有一次,他的学生左剑恶准备提交论文,在经过反复修改后,顾先生要求他再将论文看三天。可是,左剑恶只看了一天就把论文提交了。结果,最后还是重改了一个字,这让顾先生感到十分失望。在这样严谨的作风下,顾夏声培养的学生多数已成为各个单位的业务骨干,有的甚至成为中国工程院院士。

顾夏声(左)与所指导的博士生左剑恶合影

    顾夏声一贯重视教材建设,他带领年轻教师编写了多本高质量的教材,并随时把新的研究成果纳入教材,给学生最新的知识。

    在担任建设部高校给水排水及环境工程教材编审委员会主任和国家教委环境工程类专业教材委员会主任委员期间,他与其他委员一起,就环境工程专业的学科归属、专业内容、培养目标等问题进行了多次研究讨论,明确了该专业的定位及培养目标,制定了教学计划和各课程的基本要求,编写教材18种,使环境工程专业有了比较系统、基本成套的试用教材,为环境工程、市政工程教育事业做出了重大贡献,并获得北京市高教系统“教书育人”先进工作者、全国环境教育先进个人等称号。

    2012年2月6日,顾夏声在北京逝世,享年94岁。他将自己一生的全部精力和心血都奉献给了中国的环境工程事业,让祖国大地处处充满绿色生机。

    先生虽已远去,但他的高尚品德、人格精神、治学思想和光辉业绩将被世人所永远铭记。

参考文献:

    1. 钱易,郝吉明.环境科学与工程进展——顾夏声教授八十寿辰庆贺文集[M].北京:清华大学出版社,1998.

    2. 清华大学环境科学与工程系.桃李芬芳——顾夏声院士九十华诞[M].北京:清华大学环境科学与工程系,2008.

    3. 佚名.无锡顾氏树德堂家谱(木刻本)[M].无锡:顾氏,1933.

    4. 《交通大学校史》撰写组.交通大学校史资料选编(第1版)[M].西安:西安交通大学出版社,1986.

    5. 清华大学校史论文范文.清华大学一百年(第一版)[M].北京:清华大学出版社,2011.

    6. 本文图片来源于老科学家学术成长资料采集工程