中鼎設計丨給排水事業部劉昌明:理論指導實踐,走產學研結合之路

一位水處理工程師曾這樣形容他的職業：幹水處理這行，要學會理解「時間」這個概念。既不是說要按時上班，也不是說要按時吃飯，而是要清楚地知道，水處理過程中每一個構築物的停留時間。

例如：從加完藥到反應效果出現，經歷了多長時間？配完藥後，需要多長時間才可以使用？排泥泵排多長時間和間隔多長時間合適？

時常與汙水打交道的他們，更像是一位勤於專研的化學研究者，如何在精準的時間內將渾濁的汙水淨化，循環利用於生產生活是他們的任務。

中鼎設計給排水事業部總經理劉昌明從事汙水處理16年，「產學研」結合是他十幾年來一直在走的路。他認為，汙水只是一种放錯地方的資源，而他們要做的就是將這些資源合理化利用。

一、成立中鼎首個給排水事業部

1954年，因水井受到患者糞便汙染，英國倫敦寬街爆發霍亂疫情，從此開始推行飲用水過濾和消毒。在人類與環境汙染的鬥爭下，環境工程專業應運而生。

對於2000年的中國來說，環境工程專業還是一個新興專業，山東建築大學於1998年才開設。當時，高中畢業後的劉昌明推測該專業發展前景必定廣闊，因而選擇了山東建築大學環境工程專業。

▲山東建築大學實景圖網絡

早在大四，劉昌明就跟著大學老師陸續參與了一些水處理工作。2004年畢業後，他加入山東建築大學規劃設計院，從剛開始作為一名普通「學徒」到後來擔任技術負責人，8年的時間讓劉昌明收穫頗多。

同時，他也面臨著所有在事業單位體制下生存的設計師們共同面臨的問題——發展。2012年，劉昌明離開山東建築大學規劃設計院，與合伙人共同創立了自己的設計公司。從設計師向管理者的轉變，讓他的重心從技術向公司運營上轉移，也承擔了更多壓力和責任。

2020年11月，為了尋求更大的平臺和更廣泛的合作機會，劉昌明帶領自己的團隊加入中鼎設計，成立中鼎設計首個給排水專業事業部，為中鼎設計注入了新活力。

在這裡，他結識了建築、市政、景觀、智慧城市等各專業設計大咖，與自己的專業形成優勢互補。與各事業部攜手同行，讓他在職業生涯中有了依靠和歸屬。

二、汙水處理廠，搞不定就交給他

劉昌明從事水處理工作16年，所接項目不多，合計近40個。但是，但凡到他手中的項目基本都有一定難度。

2014年，劉昌明接到山東高速集團投資建設的山東濰坊市寒亭區汙水處理廠項目。該項目是山東高速集團於2012年從寒亭區城管局手中所接項目，接手時汙水處理廠是一級B汙水排放標準，接手後要求達到一級A汙水排放標準。

然而直到2014年，委託的設計公司始終未能讓汙水排放達標，於是山東高速集團才輾轉找到了劉昌明的設計團隊。

2014年，劉昌明接手項目後，順利將汙水處理廠提升為一級A排放標準。三年後，這座汙水處理廠又面臨著超負荷的風險，即來水量超過了處理量。於是，劉昌明和設計團隊開始了第二輪節能增產的設計改造。

▲寒亭氣提泥渣回流系統實景圖

「我們在不增加整個廠區面積和任何池體的基礎上，將原來兩萬方的處理量擴建到兩萬五，足足多了五千方。」劉昌明解釋道。

2017年運行至今，山東濰坊市寒亭區汙水處理廠運行效果明顯，且再未出現過任何問題。此外，項目擴建成功後，給山東高速集團帶來了巨大的經濟收益，同時又為政府解決了汙水超限排放，超負荷、溢流汙染水體的困難和矛盾，得到了高速集團和當地政府的認可。

2015年，受中國500強企業之一北京控股集團委託，劉昌明接到了利津環海汙水處理廠項目。這座一級汙水處理廠同時肩負著工業汙水處理和生活汙水處理兩大重任。但是，由於工業汙水具有一定毒害性，且排放極其不規律，導致整個汙水處理廠無法正常生產和運行。

▲利津環海汙水處理廠項目效果圖

劉昌明接到項目後，帶領整個團隊從問題根源出發，經過長期的跟蹤調研，總結出了問題發生的一系列規律，從而找出原因，得出結論。

緊接著，他和團隊開始著手方案設計，主要解決工業汙水排放對整個廠區生產生活的不利影響，並派駐研究生對方案進行試驗，經過半年時間，待確認方案能順利解決問題後，才開始做汙水處理廠的設計工作。

2015年，項目開始運行，至今已有5年，利津環海汙水處理廠仍在正常運行中。

三、供水方向走不通，就利用現有的廢水資源

眾所周知，山東是一個缺水城市，山東濰坊市高密地處山東半島東部，水資源更是稀缺。2019年，山東省經歷了自1951年以來，年平均氣溫歷史最高值。1月至10月，山東半島地區平均降水量較常年偏少41.9%，為1951年以來同期最少。

▲山東濰坊

旱情的驟然加劇，促使山東政府實行居民「限水」，工廠「限產」政策，這也直接影響了用水量較大的企業生產，高密孚日集團就是其中之一。

高密孚日集團是一家生產家紡類床上用品的企業，也是當地的支柱產業，產品主要出口歐美，一旦缺水造成產能下降，將直接影響企業經營。

▲高密孚日集團

為了解燃眉之急，高密孚日集團找到劉昌明，要求盡全力解決水資源問題。「他們當時提的供水，想從這個方向上來考慮，為廠區提供生產用水。但我們調查周邊情況後，發現這個辦法並不可取。」劉昌明談到。

周邊水庫屯水量不足，「引黃濟青」投資較大。「供水」這個方向被駁回後，又該通過什麼辦法解決用水問題？

最後，劉昌明和設計團隊提出「高密中水再生利用」的措施，也就是利用高密的汙水資源，通過廢水資源回用，直接變成工業用水。因而只要讓汙水達到生產用水的標準，就能解決這個問題，而汙水處理正是劉昌明的專長。

▲高密中水再生利用項目效果圖

▲高密水廠碳泥活化系統實景圖

在施工緊迫，水源緊張的情況下，劉昌明和設計團隊花了三、四個月的時間做出方案，並在極短的時間內就將項目落地，最終項目得到了高密孚日集團領導的肯定。

此外，劉昌明還陸續做了許多水廠項目，例如：丁塢水廠項目、翼雲山水廠項目、莘縣城鄉一體化工程莘州水廠項目。

▲丁塢水廠項目效果圖

▲丁塢水廠項目-綜合淨水間效果圖

▲翼雲山水廠效果圖

▲莘縣城鄉一體化工程莘州水廠平面圖

▲莘縣城鄉一體化工程莘州水廠項目

▲莘縣城鄉一體化工程莘州水廠項目

四、不是一名單純的設計工程師，更是技術研究的專家

劉昌明負責過的項目，大多數都用到了他們自主研發的實用新型專業高密度沉澱池。讓他最值得驕傲的，正是能把這十多年來他們所研究的發明專利應用於設計實踐中，並引起相關行業裡資深專家的注意和肯定。據了解，劉昌明所帶研究生在研究方面的成果合計八項，包括三項發明專利。

▲發明專利證書

▲一種不帶排水槽的濾池實用新型專利

▲氣提式活性泥渣回流高密度沉澱池

▲高效旋轉纖維束濾池實用新型專利證書

也正因為他所帶的研究生在相關研究和實驗上表現突出，多個研究生獲優秀畢業生稱號，而他這種「產、學、研」結合的人才培養模式深受山東建築大學認可，因而很榮幸地被聘為研究生導師。

▲聘書

「我們不是單純做設計，還要做研究；也不是單純做研究，還要把研究落地，應用於項目當中。」劉昌明解釋道。

▲芬頓氧化水解酸化

▲旋轉纖維束濾池

▲武城連續砂濾池

「產、學、研」結合的模式貫穿了他的職業生涯，研究指導實踐，實踐檢驗研究。猶如他手中所做的廢水資源回用項目，不斷循環發展。

氣提好氧澄清池是劉昌明申請的實用新型發明專利之一，2014年，劉昌明接到山東德州某個縣城的項目，該縣最早使用機械加速澄清池處理汙水，但面臨的問題是：設備配套率低，故障率高。

▲氣提好氧澄清池實用新型專利證書

劉昌明和團隊在改造過程中，重新優化了池型，更換了設備。但還是免不了設備故障問題，因為只要有設備就會有故障率。為了解決這個矛盾，他和團隊利用澄清池原理，提出一種沒有機械設備的池型，那就是氣提好氧澄清池。

「只是說，機械加速澄清池是靠機械的葉輪進行提升，而我們這種澄清池是靠空氣去提升。」劉昌明解釋道。

▲好氧顆粒汙泥反應器

當時，水處理行業已經擁有水力循環澄清池、機械加速澄清池、汙泥懸浮床澄清池、脈衝澄清池四種澄清池，山東省城鎮給排水協會認為劉昌明團隊所研發的氣體好氧澄清池可以做為第五種澄清池類型納入給排水課本中，這種高度評價讓劉昌明倍感榮耀。

▲臨清高效澄清池

▲武城機械攪拌澄清池

像歐美、日本等發達國家，已經把資源化合理利用作為國家戰略目標，劉昌明認為我國也應該緊跟國際步伐。

也許在普通人眼中，汙水只是無用的水體，但在劉昌明看來，它是一种放錯地方的資源。而「碳中和」就是水處理未來發展方向。

「也就是說，利用汙水中的汙染物產生能量，推動汙水處理廠的運行，儘量做到不耗。」劉昌明談到。綠色、生態、節能、環保，是他從事水處理行業十多年來一直遵循的原則。