任南琪有著一份十分耀眼的履歷:36歲晉升為教授,40歲成為博士生導(dǎo)師,42歲獲得“長江學(xué)者獎勵計劃”特聘教授,50歲榮登中國工程院院士榜單。他最早提出利用有機(jī)廢水制取可再生資源氫氣的連續(xù)流發(fā)酵法生物制氫技術(shù),并在國際上引領(lǐng)了該領(lǐng)域的研究;他以厭氧微生物生理生態(tài)學(xué)理論研究為基礎(chǔ),開發(fā)出了適合我國國情的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水生物處理技術(shù)與設(shè)備,解決了制藥、印染、化工等近30個重污染企業(yè)的廢水處理問題。憑借這兩項成果,他兩獲國家科技進(jìn)步二等獎。
誤打誤撞與水結(jié)緣
很難想象,這位以污水處理著稱的院士曾是一位語文老師。1976年任南琪中學(xué)畢業(yè),在哈爾濱市第六中學(xué)擔(dān)任語文老師。翌年,恢復(fù)高考,18歲的任南琪考取了哈爾濱建筑工程學(xué)院城市建設(shè)系給水排水工程專業(yè)。
任南琪選擇這個專業(yè),當(dāng)中還有一段故事。他一直“傾心”的是文藝,打小就是班上的文藝骨干。他的長項是竹笛演奏,已經(jīng)達(dá)到半專業(yè)水平。當(dāng)年報考大學(xué)時,任南琪身為科技工作者的父母一致要求他學(xué)理工科。為此,任南琪當(dāng)時與父母達(dá)成一個協(xié)議:只考一次理工科,萬一失敗,就棄理從文。然而就是這樣的一個協(xié)議,改變了任南琪的命運(yùn)。
在讀書的過程中,任南琪愛上了這個專業(yè)。特別是在大三時學(xué)了《水處理微生物學(xué)》后,任南琪開始逐漸偏好于污水處理研究,尤其“青睞”微生物研究。這時課堂上所學(xué)到的知識已不能讓任南琪滿足,他開始找來相關(guān)資料自學(xué)。
1990年在攻讀博士期間,任南琪在自己所發(fā)明的廢水厭氧處理設(shè)備中發(fā)現(xiàn)了生物產(chǎn)氫的現(xiàn)象,于是他大膽地選擇了廢水生物制氫這一國際前沿課題,并于1991年獲得了國家自然科學(xué)基金委的資助。
經(jīng)過4年的不懈努力和深入研究,完成了博士論文《有機(jī)廢水處理生物產(chǎn)氫原理與工程控制對策研究》,取得了生物制氫研究的重大突破。許多年之后,人們還是會經(jīng)常提起這篇意義重大的論文。任南琪的學(xué)生、如今已經(jīng)是副教授的丁杰感慨說:任老師的博士論文是直接出版成書的,在當(dāng)時的試驗條件下能做出這樣的論文,讓人敬佩。
廢水制氫世界揚(yáng)名
任南琪首創(chuàng)的“發(fā)酵法生物制氫技術(shù)”,對國外采用純菌種制氫而言是一項重大突破。在進(jìn)一步的研究中,他又發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)氫能力很高的“乙醇型發(fā)酵”類型,產(chǎn)氫量比國外“丁酸型發(fā)酵”產(chǎn)氫高幾十倍。于是,他又完善了生物產(chǎn)氫發(fā)酵理論,并提出了最佳工程控制對策,發(fā)明了高效連續(xù)流生物制氫反應(yīng)器。2001年,任南琪所開創(chuàng)的“有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)”,被485位中國科學(xué)院和中國工程院院士評選為2000年中國十大科技進(jìn)展新聞,稱這項成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界上其他專家的生物制氫技術(shù)研究水平。此時,歐美等發(fā)達(dá)國家小型連續(xù)流反應(yīng)器發(fā)酵法制氫技術(shù)研究才剛起步,并且這種起步還源于1995年任南琪在美國水環(huán)境協(xié)會上宣讀的論文。
緊接著任南琪又解決了規(guī);茪渌媾R的反應(yīng)器放大、生物傳質(zhì)、水力流態(tài)等技術(shù)瓶頸問題,研發(fā)并設(shè)計出一套“有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫”工藝系統(tǒng)。2005年,哈爾濱開發(fā)區(qū)建成了世界上首座年產(chǎn)氫氣40萬立方米的示范基地,作為國家“863”計劃“有機(jī)廢水發(fā)酵法生物制氫技術(shù)生產(chǎn)性示范工程”這個基地率先使用了這套工藝系統(tǒng),單臺設(shè)備日產(chǎn)氫能力347標(biāo)準(zhǔn)立方米,這不僅是國際上第一條發(fā)酵法生物制氫生產(chǎn)線,并且在規(guī)模上也創(chuàng)造了世界之最。這項成果的取得,使國際生物制氫產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)提前了至少10年,使我國具備了實現(xiàn)規(guī);茪涞募夹g(shù)與設(shè)備,實現(xiàn)了工程菌生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化,而且具備了占有國際市場的潛力。
新技術(shù)為節(jié)能減排帶來新氣象
這些成績并未讓任南琪滿足。他希望能進(jìn)一步提高菌種的產(chǎn)氫效率,高效利用像廢棄生物這樣的廉價資源,并且嘗試解決諸如反應(yīng)器大規(guī)模應(yīng)用時出現(xiàn)的技術(shù)問題。歸結(jié)起來,就是降低成本的問題,任南琪的目標(biāo)是利用廢水生產(chǎn)1立方米氫氣的成本控制在1元人民幣以內(nèi)。 目前,利用電解水制氫,每產(chǎn)出1立方米氫氣,需要消耗3至4度電。而目前利用廢水制造氫氣的成本已經(jīng)控制在了每立方米1.4元以內(nèi)。若將成本控制在1元錢,就意味著在產(chǎn)生相同能量的情況下,用氫氣做燃料的消費(fèi)將和傳統(tǒng)能源相當(dāng),可以在更廣泛的范圍內(nèi)替代傳統(tǒng)能源。
作為污水處理專家,任南琪一直十分關(guān)注松花江出現(xiàn)的水危機(jī)。2005年11月13日,中石油吉化公司雙苯廠爆炸,松花江水體出現(xiàn)硝基苯污染的危機(jī)。作為“松花江硝基苯重大水污染事件”國家應(yīng)急科技專項發(fā)起人之一和總項目負(fù)責(zé)人,任南琪和同事們?nèi)找箠^戰(zhàn),順利完成了研究工作和項目驗收。他主持的“松花江水污染應(yīng)急科技對策與決策支持系統(tǒng)綜合研究”課題,在我國率先建立了流域水體安全預(yù)警體系和應(yīng)急決策管理支持系統(tǒng),為今后發(fā)生類似突發(fā)性污染事件后及時決策,提供了數(shù)值模擬平臺。任南琪還先后承擔(dān)了8項沿松花江流域城市污水處理廠的工程設(shè)計,通過采用耐寒生物種群等新技術(shù),使水處理費(fèi)用平均降低約15%。如今已成為哈工大副校長的任南琪依舊在科研崗位上忙碌著,用他的智慧、新技術(shù)為節(jié)能減排盡一份力。
吉星 趙宇清