只因一个执念,他从机械行业转行到环保水处理行业,在水处理工艺技术和装备开发领域里,一干就是40多年。他就是全国环保产业标准化技术委员会委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会环境保护与绿色制造技术分会委员、机械工业环境保护机械标准化技委员会委员、中国环保机械行业协会技术委员会委员,“玩转”水处理工艺和装备的张鑫珩。
打造水处理装备品牌
1983年,上海举办的国际环保展会上,张鑫珩深深地被外国处理装备技术人员傲慢所刺痛,暗暗发誓,一定要研制出中国人自己的顶级水处理装备,不再受制于人。
之后三十多年间,张鑫珩从气浮浮选设备、潜水推流式搅拌机、立轴式、卧轴式曝气设备、动态微孔曝气设备、众多带水安装的潜水设备、市政管道水下封堵装备到污泥清淤设备等,创新研发从未停止过,期间多次获得国家专利展铜奖、国家专利优秀奖、机械工业科学技术奖。2011年,张鑫珩凭借自身技术和业界声望成为江苏泰兴著名集水处理机械装备研发、设计、制造技术于一身的技术专家,被媒体誉为“泰州专利第一人”“中国浮坞泵站第一人”“复合型技术专家”。
上世纪末,我国污水处理行业工艺装备企业多达几万家,但都是相互抄仿、低水平的重复,自主原创、独树一帜的几乎没有。在发达国家面前,所有水工装备都被称作为“地摊货”,在世界上没有话语权。
此时,正值中冶集团旗下中冶华天水环境板块发展壮大,水工装备成为其水环境业务做强做优的瓶颈。为拥有属于自己原创的核心技术装备为水处理工程服务,“不受制于人”“打出中国水装备品牌”同样的志向,让中冶华天与张鑫珩结缘。
2012年,张鑫珩带着产品技术、带着两位爱徒加盟中冶华天,在华天提供的技术平台上,精耕细作水处理装备,在实现梦想的同时,也为我国在国际水处理装备舞台上夺得了话语权。
污水处理工艺曝气工艺段的曝气设备是污水处理厂的关键核心设备,也是能耗最高的设备,其能效占污水处理总能耗的60%以上。针对市场占有率达95%以上的底层微孔、表面卧轴式和倒伞型等三种曝气设备,张鑫珩利用短短几年的时间将其一一攻克,实现了曝气技术三大颠覆性突破。
创新发明新一代“离心自吸混合式倒伞型曝气机”,该创新技术产品在同等工况条件下,比国外最先进的产品的理论力效率提高了40%以上,能耗下降30%以上,且有效水深大于6米,实现倒伞型曝气机发展史上的颠覆性变革。该技术产品经专家鉴定“技术性能达国际领先水平”,是代表我国水处理装备唯一获得美国发明专利授权。
传统卧轴式表面曝气设备的高能耗及曝气衰减行业难题一直困扰着张鑫珩,经过数次现场故障维修,终于弄清卧轴式曝气转碟充氧效率逐年降低、能耗高、故障率高的症结,研发成功“联通均衡高效曝气转盘”,使其工作过程中水流在戽斗中能自动平衡,更能集扬水、吸气、推流等多功能于一体。更让人惊喜的还有,经第三方检测机构现场检测,“产品技术性能达国际领先水平”联通均衡高效曝气转盘,比同类产品理论动力效率提高了34%以上,再也不需要五、六年更新一次转盘,大大节省了再投资费用。
“一定要将底层曝气突破”,张鑫珩常常挂在嘴边的话。底层曝气装置在市场占比最高,如何底层微孔曝气真正成为高效、实用的曝气技术,张鑫珩为此煞费苦心。平日里的积累,此时全都变成了筛选方案,不经意间诞生了模块化动态底层曝气技术。这项曝气技术,不仅可轻松地将模块单元曝气头轻松提出水面进行更换、维修,而且彻底消除的曝气盲区和死点,实现均匀曝气充氧,由于自带梳齿可对底部污泥进行梳理、刮移,大大避免了污泥沉积、变质发臭。
在徒弟王月萍高级工程师的眼里,张老就是这样一个脑子里全是科研的人,有时候半夜灵感来了,还会起床记录下来。记得一次出差,正在宾馆餐厅吃早饭的张老突然抬着头定住了,原来他被餐厅顶部吊灯的形状所吸引,他若有所思地告诉徒弟:“你看这个灯的造型,倒伞曝气机叶轮是不是可以仿照。”
要将深层污水吸汲上来,必须动力抽吸!靠旋转运动产生的离心力是完全可以办到的,但是什么样的转速产生的离心力方能实现有效汲水呢?必须要通过实验证明!爱在下班后去浴室泡泡澡,沉迷研究的他除了带上洗浴用品,还带着乳胶管。泡澡时,他手拿胶管,一端插入水中,一端旋转甩动,用不同旋转速度在浴池里反复验证,插入水中的胶管形似龙卷风不断汲水,别人看到觉得又奇怪又好笑,但他毫不在乎,旁若无人、专心致志地进行反复验证。
如果说一种曝气技术被张老颠覆突破抑或出自偶然,那么三大曝气技术全被他一人构思、师徒们同心协力突破,充分证明其孜孜不倦、不断创新的匠心追求。在随后的几年间,张鑫珩和他的团队仅用了短短四年,便取得了一般企业需要几十年才能完成的研发成果:获得了5项发明专利授权和19项实用新型专利授权,自主研发的离心自吸混合式倒伞曝气机、联通平衡转碟式高效曝气机、少齿差减速潜水推流器等三项水处理核心技术产品被评为国际领先和国际先进。先后指导爱徒们主编了两项国家强制性能效标准、三项国家推荐性标准和一项行业标准,在水处理行业成为“标本”。
攻克不停水施工难题
水处理装备是污水处理厂稳定高效运行的保障,也是水处理工艺与产业升级的四大关键(高效节能水处理装备、功能材料、功能微生物、智能化)之一。几十年来,我国水处理装备行业多是盲目模仿国外,行业标准“百花齐放”,行业创新能力不足,这不仅使得环保设备许多配件无法通用,更大的隐患在于,多数企业在进行设计、制造时只解决了工程初期无水时的安装问题,当一些潜水设备损坏时,唯一的办法就是停水停产、排空后才能维修或更换。
一个日处理污水十万吨的处理厂,停产一天导致的经济损失就高达十多万元。不仅是经济压力,还有环保压力,现在环保形势越来越严峻,各级政府不会轻易批准污水处理厂停水停产。而为了安全,更没有任何一个施工队敢于在不停水的情况下到近十米深的臭水下盲区施工,潜水装备不能运行却又无法修理,严重影响了污水处理厂的生产效率和出水水质。
2012年8月,中冶华天水环境技术研究院专业团队在山东寿光城北污水厂看到,缺氧池潜水推流器性能特差,导致池中积泥膨胀上浮,像一条40多厘米厚的毛毯覆盖在水面上,并长出一蔟蔟青草,为此污水厂每月要花费数天的时间进行清理,低效高耗产品不能排空更换重置,只能不停地维修,每次安装都需要四五个人外加一台吊机,没有一个品牌设备能实现带水安装。张鑫珩当时便对他的团队说:“国外的产品高耗低效瞒骗国人,国产仿制的劣质产品更是百无一用,我们一定要制造出安装、检修方便的潜水推流器。”
从2012年开始,张鑫珩和水环境技术研究团队走上了潜水推流器的自主研发之路,这也是中冶华天打造不停水检修装备体系的起点。次年,第一代潜水推流器出炉并成功应用于山东寿光城北污水厂。从2013年始,中冶华天所用潜水推流器再也不用月月维修,每年只需要更换机油进行正常保养维护,而且只要二三个人即可轻松安装。
到2018年潜水推流器已历经了四代更新升级,不仅产品工作性能优于进口设备,外形轴向尺寸比进口设备至少缩短了100多毫米,重量也比进口产品轻或相当,最关键的是世界上所有同类产品都依靠测温元件进行报警,超温则停止运行,而第四代潜水推流器仅对电机后盖作了改进,轴承即得到可靠水冷降温,保证设备不停歇运转。此后,该技术产品在中冶华天十多家污水处理厂应用数百台,据统计,应用效果及能效比值均明显优于进口产品。
多年来,中冶华天水环境技术研究院专业团队凭借强大的创造力和脚踏实地的工匠精神,打造出国内乃至国际领先的立轴式曝气设备、卧轴式曝气设备、潜水推流式搅拌设备、高效溶气气浮等水处理核心技术产品。与此同时,针对水处理装备行业不能水下安装、维修和更换的行业痛点,以全流程、全方位、全覆盖的研发策略,大胆涉足全行业不敢带水施工领域,由此逐步构建了不停水检修装备体系。
截至目前,该团队已陆续自主创新研发出多项不停水检修装备,如格栅除污机不停水安装、检修装置、潜水泵不停水安装装置等,尤其是万能型液压球面闸门和活动分离式闸阀,能在水下盲区有效封堵污水管道进水口,彻底地颠覆了当今世界上所有同类产品,能帮助行业内用户告别传统的闸阀,实现污水处理厂外不停水、内短暂停水功能,应用价值极高。
污水处理厂装备不停水施工技术的成功,不仅解决了中冶华天旗下污水处理厂的后顾之忧,也彻底解决了全行业所共同无法排解的难题,更为污水处理装备后续发展与创新提供了新的思路与理念,对推动行业技术进步与持续发展具有改写历史的伟大意义。
研发创新脚步不停止
由于中冶华天的污水处理装备起点高,节能、增效、降耗效果非常明显,先后被评为“国家鼓励发展的重大环保技术装备依托单位”和全国第一批“专精特新企业”。尽管如此,张鑫珩和水环境技术研究团队的初心一直未变。“应用型技术研究不同于基础理论研究,不能转化成产品并经实践应用验证能提高效率并且能推动生产力发展的专利技术,就属于不务正业的旁门走道。”在张鑫珩看来,未来,实干和创新将是中国水处理装备行业高质量发展的第一动力,也是中冶华天水处理装备专业技术团队在环保装备领域领先突破的秘诀。
研发的脚步从没有停止。在技术创新方面,目前研发成功的不停水安装、检修装备只是起点,各类潜水设备的带水安装技术正在不断地完善丰富中。
最令张鑫珩看重的其实是人。更好的装备需要刻苦钻研的技术人员来研发,再好的装备也要有技术精湛的人来使用和维护,在他看来,污水处理厂要想顺利运营和发展,必须持续打造一支德才兼备的研发团队,也必须培养一支拉得出、打得响的装备维修技工队伍。
几十年如一日,深耕水处理装备领域,攻坚克难大放异彩;高起点再启程,情系绿水青山好家园,工匠治水初心不改。张鑫珩以一名科技工作者赤诚爱国的情怀和严谨、求实、刻苦的钻研奋斗的精神,实现了水处理业装备独占鳌头的梦想,推动国内污水处理装备不断升级,保障污水处理厂良性运营,为国家打赢“环保攻坚战”和建设“美丽中国”贡献一份自己的力量。
中国环保机械行业协会秘书长王亦宁曾这样评价张老:“他是国内少有的来自于第一线的环保水处理装备技术专家,而且是从整体方案构思到研发、设计、制造、安装、调试应用再到诊断的顶级专业技术专家。”诚哉斯言。(李 玮)
张鑫珩简介:72岁,环保水处理装备技术专家,工程师/技师;从事机械研发、制造技术56年,除通用机械外,其中,近40年专业从事环保水处理装备研发、设计与制造,1985年始,承担了包括淮阴制革厂污水处理工程在内的多项污水处理工程;2002年研发的具有国际领先水平世界第一台自然升降浮坞泵站应用于安徽省安庆市花凉亭水电站;《水体污染的标本兼治与设备》等论文被选入《中国人口、资源、环境与可持续发展战略研究》一书。
张鑫珩现任河海大学、南京林业大学兼职教授、全国环保产业标准化技术委员会(TC/275)委员、中国机械工程学会高级会员、中国机械工程学会环境保护与绿色制造技术分会委员、机械工业环境保护机械标准化技术委员会委员、中国环保机械行业协会技术委员会委员。
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