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【今日师大人】金仁村:污水处理碳减排技术的先行者

来源 : 杭州师范大学     作者 : 陈鑫 李桂凤     时间 : 2021-03-24     

“绿水青山就是金山银山。”整治水污染问题,尤其是水污染治理对推动经济社会绿色发展具有重要意义。

“目前,对城镇污水处理厂的研究,不仅要关注更高品质的出水、资源化和能源回收,基于碳减排、能源自给的研究与实践也至关重要。”杭师大生命与环境科学学院教授金仁村表示。

    金仁村主要从事废水生物处理和环境生物技术方面的教学和科研工作,他兼任中国生态学学会微生物生态学专委会委员、浙江省环境科学学会常务理事、美国水环境协会会刊 Water Environ. Res.副主编。

 他主持完成和在研国家自然科学基金面上项目5项,获发明专利授权 63项,以第一作者或通讯作者身份在Water Research、Environmental Science & Technology等学术刊物上发表论文 150 余篇,TOP 期刊 95 篇,ESI 高被引论文2篇,Web of Science 核心数据库中以厌氧氨氧化为主题检索论文数量居国际前列。

十多年来,金仁村带领团队一直致力于开发和应用短程硝化—厌氧氨氧化新型生物脱氮技术和废水处理系统中可运用的节能减排技术,以及高效废水生物处理反应器的研究。

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构建水生态修复技术体系

应用于西溪湿地等多个水生态系统修复工程


随着污水脱氮理论的不断完善以及污水处理厂节能降耗要求的提高,业界一直使用的基于硝化、反硝化的传统异养生物脱氮技术的劣势越来越明显。“这种技术会因废水中有机物不足使脱氮效率下降,虽然通过外源投加有机物可以提升氮去除效率,但会导致污水处理厂运行成本上升。”金仁村说。

“相比之下,自养脱氮工艺的研发和应用,将有望彻底扭转传统脱氮过程对有机碳的依赖,实现对污水中碳、氮污染物分而治之的目标。”金仁村告诉记者,厌氧氨氧化是目前最具前景的自养脱氮工艺,有非常显著的节能优势和广阔的应用前景。“然而,厌氧氨氧化菌很敏感,非常容易受到外界环境因素的干扰,导致厌氧氨氧化工艺运行不稳定,因此厌氧氨氧化工艺的实际应用一直受到限制。”他坦言。

尤其需要重视的是,实际处理废水的环境比实验室更加复杂,水域中含有各种各样的污染物,都会对厌氧氨氧化菌造成影响。因此,金仁村和他的团队在研究中会把所有实际环境中可能出现的情况全部考虑进去,为最终投入工程应用打好基础。

金仁村带领团队深入开展厌氧氨氧化工艺的抑制物筛查和抑制调控对策研究,试验100多种可能性,经过几百次的失败、推倒重来,最终探明了有毒有机物、无机物、重金属、抗生素、纳米材料等对厌氧氨氧化工艺的短期长期影响、冲击抑制、联合抑制,提出了超声清洗、生物强化等抑制解除对策,为数量众多的工农业含氨废水的高效低耗脱氮提供了理论依据和应用指导。

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“初来杭师大时,独自一个人面对厌氧氨氧化工艺开展相关研究的场景就像昨天发生的一样。”金仁村说,一开始学院的厌氧氨氧化污泥的容积只有2L多,经过十余年的培养,容积已经扩增到了60L左右。目前,实验室用来做研究的1.5L小型厌氧氨氧化污泥反应器已有50多个。“一切都变得越来越好。”

虽然团队在扩大,但金仁村只要有时间就会出现在实验室里,他把行政工作和上课以外的时间都留在了实验室,双休日也不例外。“一年中大概只有过年那一个礼拜休息,即使去年疫情期间,金老师仍然坚守在实验室里。”团队成员黄宝成老师告诉记者。

经过不懈努力,金仁村团队的研究成果终于实现了转化应用。“我们将厌氧氨氧化技术成功应用于污泥压滤液、畜禽养殖废水等高氨氮废水的治理。”金仁村说。值得一提的是,金仁村团队以低浓度氨氮污水的厌氧氨氧化新技术为基础,构建了水生态修复技术体系,在西溪湿地等多个水生态系统修复工程中得到应用,项目成果获浙江省科技进步二等奖。

资助学生参加高端学术会议

80%硕士研究生奔赴国内外名校深造

作为一名硕士生导师,金仁村在研究生培养方面也是成效明显。他所指导的研究生,80%赴浙江大学、复旦大学、同济大学、南京大学、比利时鲁汶大学、丹麦科技大学等国内外著名研究机构攻读博士,并在博士毕业后继续从事科学研究。

“金老师要求我们每周定期召开组会,汇报自己的文献阅读情况和课题进展情况,并在会上进行讨论。”说起在金仁村门下的求学经历,夏雯静感触很深,“金老师会对同学的汇报内容一一进行点评,在这样的‘督促’下,我们哪敢偷懒。”

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在金仁村看来,杭师大的学生要想与国际国内名校学生竞争,唯一的方法就是“勤奋+方法”。

他反对闭门造车,经常鼓励研究生要多方面涉猎,让学生走出校门。学生张权说:“金老师鼓励我们参加各种学术会议开拓眼界,并创造机会让我们与学界同行多沟通交流,拓宽学术视野。”十余年来,为资助学生参加高端学术会议,金仁村从自己各个课题经费中资助了10余万元。

“金老师对我们的邮件几乎都是‘秒回’的。”学生马文杰笑着说,“有一次,半夜12点多给金老师发了篇论文,没想到他马上给了回应,而且早上7点不到就收到了他的修改意见。”

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   金仁村特别鼓励研究生独立思考,发表自己的见解。让研一学生黄冬琪印象特别深的是,金仁村从来不否定学生提出的诸多当时看来还不成熟的想法,反而积极和同学讨论探索性话题。

说起导师金仁村,已经在台州学院从事科研工作的陈辉充满感激。读研究生前,他是一名小学代课老师。“一开始只是为了提升自己的学历,进入金老师课题组以后,我发现每一个人不是在做实验就是在看文献、写论文,久而久之,我被周围浓厚的科研氛围感染,坚定了走上学术道路的决心。”陈辉说,“很幸运能在人生最重要的时候遇到金老师。”硕士期间,陈辉以第一作者身份发表SCI论文8篇,获授发明专利5件,并获得奥加诺水质水环境奖学金、国家奖学金等。

因在教学、科研、育人等工作中取得的成绩,金仁村入选浙江省“151人才工程”、浙江省高校中青年学科带头人、浙江省“青年英才计划”、杭州市“131人才工程”等。



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