WATER8848前言：王洪臣教授關(guān)于如何打造污水廠的“新運營”體系。以下是對其觀點的詳細解讀：
一、發(fā)展新運營，鍛造污水處理新質(zhì)生產(chǎn)力
- 現(xiàn)有基礎(chǔ)與挑戰(zhàn)：
- 我國已建成世界上規(guī)模最大的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施。
- 當前運營主要依賴“望、聞、問、切”的中醫(yī)式方法，缺乏精細化、低碳化、智慧化。
- 新運營的定義與特點：
- 強調(diào)水質(zhì)特征化及過程速率檢測。
- 具有“精細、超前、準確”等特征。
- 動態(tài)把握當前狀態(tài)并及時調(diào)控及改造，使效能最佳化。
- 結(jié)合“中西醫(yī)”式診斷，通過“在線切除”、“透析”等手段優(yōu)化運營。
- 政策背景與機遇：
- 隨著城市更新及減污降碳政策發(fā)布，政府將加大綠色低碳化改造支持力度。
- 5000多座存量污水處理廠面臨更新改造，需共同探索新運營模式。
二、發(fā)展新運營的一些探索
- 污水水質(zhì)特征化：
- 關(guān)鍵環(huán)節(jié)：污水處理工藝設(shè)計、運行優(yōu)化、運營監(jiān)管、模型應(yīng)用。
- 現(xiàn)狀：國內(nèi)研究及運營實踐中尚不多見，對進水“原材料”把握不足。
- 探索：構(gòu)建以精細化運營為目標的污水水質(zhì)特征化指標體系，提出實際可操作的方法集。
- 開展細渣細砂分析檢測：
- 問題：現(xiàn)有預(yù)處理設(shè)施只能去除部分粗渣和粗砂，細渣和細砂對后續(xù)工藝影響大。
- 解決方案：提出細渣細砂的分析方法，開發(fā)快速去除裝備，提高整體效能。
綜上所述，王洪臣認為污水處理行業(yè)要推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，需要關(guān)注并提升污水處理廠的運營水平，通過發(fā)展新運營模式，實現(xiàn)污水處理的精細化、低碳化、智慧化。同時，他也提出了一些具體的探索方向和實踐方法，為行業(yè)提供了有益的參考和借鑒。
王洪臣：如何打造污水廠“新運營”體系？
時間：2024-07-16 10:05
來源：中國水網(wǎng)
作者：汪茵整理
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近來，新質(zhì)生產(chǎn)力成為各行各業(yè)熱議的關(guān)鍵詞。新質(zhì)生產(chǎn)力是創(chuàng)新起主導(dǎo)作用，擺脫傳統(tǒng)經(jīng)濟增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑的先進生產(chǎn)力質(zhì)態(tài)，具有高科技、高效能、高質(zhì)量特征。其概念由技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級而催生。
3月29日，在“2024(第二十二屆)水業(yè)戰(zhàn)略論壇”上，王洪臣分享了他對如何推動污水處理行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的看法。他認為污水處理行業(yè)要推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，不僅要推動污水處理項目的建設(shè)，還要關(guān)注污水處理廠的運營水平提升。
王洪臣
01發(fā)展新運營鍛造污水處理新質(zhì)生產(chǎn)力
王洪臣首先認為，我國已經(jīng)建成了世界上規(guī)模最大的污水處理基礎(chǔ)設(shè)施，通過技術(shù)創(chuàng)新與模式創(chuàng)新，發(fā)展新運營，高效運營好這些設(shè)施，是污水處理行業(yè)最重要的新質(zhì)生產(chǎn)力。
“新運營”新在何處？
王洪臣認為，目前污水處理廠運營，進出水水質(zhì)只是檢測COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP等主要指標，過程檢測僅有DO、ORP、MLSS、MLVSS以及污泥性狀等狀態(tài)指標，且以上檢測與曝氣、加藥、排泥、回流、除渣、除砂等操作缺乏動態(tài)量化關(guān)聯(lián)�？傮w上，污水處理廠目前處在“望、聞、問、切”的中醫(yī)式運營。另外，對運營故障及低效“亞健康”運營也缺少有效的排除手段。中醫(yī)式運營是必要的，也很有成效，但離真正的精細化、低碳化、智慧化運營要求還存在差距。
新運營是在現(xiàn)有模式基礎(chǔ)上，強調(diào)水質(zhì)特征化以及過程速率檢測，強調(diào)“精細、超前、準確”等特征，動態(tài)把握當前狀態(tài)并及時進行調(diào)控及改造，使污水處理廠效能始終處于最佳化的運營新范式。新運營進行“理化檢驗、影像內(nèi)窺、病理檢查”等“西醫(yī)”式診斷，通過“在線切除”、“透析”等手段，使運營處于最佳狀態(tài)。總體上，新運營是“中西醫(yī)結(jié)合”的運營模式。
王洪臣判斷，隨著城市更新以及減污降碳協(xié)同等相關(guān)政策的發(fā)布，有關(guān)部門將會加大對現(xiàn)有處理廠進行綠色低碳化改造的支持力度。在這樣背景下，政府對國內(nèi)5000多座存量污水處理廠更新改造的支持力度會加大。在此情況下，全行業(yè)應(yīng)共同探索新運營，共同發(fā)展新運營，鍛造污水處理新質(zhì)生產(chǎn)力，推動現(xiàn)有水務(wù)設(shè)施實現(xiàn)二次經(jīng)營。
02發(fā)展新運營的一些探索
會上，王洪臣介紹了他自己團隊關(guān)于新運營的一些初步探索。
污水水質(zhì)特征化
污水水質(zhì)指標是污水處理工藝設(shè)計、運行優(yōu)化、運營監(jiān)管以及模型應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。污水水質(zhì)特征化(wastewater characterization)是對污水中污染物的濃度水平、組分特征、轉(zhuǎn)化潛勢等的解析，是支撐污水處理廠工藝設(shè)計、運行優(yōu)化、水質(zhì)管理、處理特性預(yù)測的信息集成。
王洪臣介紹，進水水質(zhì)特征化國際上已開展多年，但國內(nèi)在研究尤其是運營實踐中尚不多見。與其他行業(yè)對原材料的重視相比，污水處理行業(yè)對進水這一“原材料”的把握程度還遠遠不夠。運營中只檢測COD、BOD5、SS、TN、TP與NH3-N等幾項常規(guī)指標，不能從根本上把握水質(zhì)特征，無法滿足污水處理廠新運營的需要。
污水水質(zhì)特征化除了對有機物﹑氮﹑磷等污染物在形態(tài)及性質(zhì)等維度上進行深度剖析，還要對硫以及堿度等影響運營效能的指標進行檢測。剖析深度既要滿足精細化調(diào)控的需要，又可在運營實踐中可操作，是需要探索關(guān)鍵。我們初步構(gòu)建了以精細化運營為目標的污水水質(zhì)特征化指標體系，并提出了實際可操作的方法集。
王洪臣舉例說明了污水水質(zhì)特征化在運營中的重要性。一些污水處理廠進水碳氮比雖然很高，但仍需大量外加碳源，運營評估中當然受到質(zhì)疑。殊不知，進水中難降解有機物比例較高，碳源高但有效碳源不高。即使可降解有機物比例較高，如果顆粒態(tài)或膠態(tài)有機物比例高，可用于生物脫氮或除磷的有效碳源也不會高。因為，顆粒態(tài)或膠態(tài)有機物需要瓦解、水解、酵解三個階段才能轉(zhuǎn)化為有效碳源，而厭氧或缺氧段的停留時間不足以完成這三個階段�？傊�，開展污水水質(zhì)特征化是精細化運營的基礎(chǔ)。
開展細渣細砂分析檢測
王洪臣說，污水處理廠進水含有大量渣砂，現(xiàn)有預(yù)處理設(shè)施設(shè)備只能去除1mm以上的粗渣和200u以上粗砂，而1mm以下的細渣和200u以下細砂可占到總渣砂量的60%以上，這些細渣和細砂對后續(xù)工藝影響很大，既導(dǎo)致設(shè)施設(shè)備的纏、磨、淤、堵，也降低生物系統(tǒng)的效能。王洪臣團隊系統(tǒng)提出了細渣細砂的分析方法，開發(fā)的SSgo®渣砂油一體化快速去除裝備可將100u以上的粗渣粗砂和細渣細砂一并去除，大大提高污水處理系統(tǒng)整體效能。
關(guān)鍵速率指標測定
王洪臣認為，開展生物處理過程速率檢測也是精細化運營的基礎(chǔ)，而不是僅依賴DO、MLSS等狀態(tài)指標。耗氧速率（OUR）、比耗氧速率（SOUR）、硝化速率（NR）、反硝化速率（DNR）、釋磷速率（PRR）、吸磷速率（PAR）、OTE（充氧效率）、OTR（充氧速率）以及溫室氣體（N2O）都應(yīng)視情況開展不同形式的檢測，這些速率是揭示生物處理效能的重要指標，是“中西醫(yī)結(jié)合”新運營模式的核心內(nèi)容。王洪臣團隊開發(fā)了耗氧速率（OUR）、比耗氧速率（SOUR） 、OTE（充氧效率）、OTR（充氧速率）以及溫室氣體（N2O）等速率在線監(jiān)測裝置，已經(jīng)規(guī)模化應(yīng)用于毒性預(yù)警﹑氧科學(xué)管理以及溫室氣體檢測，這些工作也是污水處理運營綠色低碳化的重要特征。
流態(tài)模擬與評價
王洪臣認為，流態(tài)模擬技術(shù)已經(jīng)非常成熟，基于CFD的流態(tài)模擬技術(shù)，在新運營中大有用武之地，可實現(xiàn)流態(tài)優(yōu)化，提高沉淀﹑澄清以及混合攪拌等環(huán)節(jié)的效能。王洪臣團隊基于CFD模擬開發(fā)的新型抗氣蝕雙曲面攪拌器(ACHS) ，與傳統(tǒng)雙曲面攪拌器相比，在相同攪拌效果下，新型雙曲面攪拌器節(jié)能29%以上，在同等的輸入功率下攪拌效果更好。新型抗氣蝕雙曲面攪拌器具有三大優(yōu)勢：1、采用新型的攪拌葉輪設(shè)計，實現(xiàn)單位體積攪拌能耗低，攪拌能力更強；2、采用抗氣蝕材料，且運行轉(zhuǎn)速低緩，有效防止氣蝕產(chǎn)生；3、特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，不易形成纏繞，運行穩(wěn)定性高。
淤積檢測與不停產(chǎn)清淤
王洪臣介紹，淤積檢測與不停產(chǎn)清淤在當前不允許停產(chǎn)檢修背景下尤為重要。他們開發(fā)的淤積檢測與不停產(chǎn)清淤系統(tǒng)包括泥砂淤積探測器、移動式淤泥清理與收集設(shè)備、SSgo®淤泥快速分離及脫水設(shè)備，可為污水處理廠進行不停產(chǎn)池底清淤服務(wù)，幫助水廠疏通瘀堵、通暢流道、釋放池容，解決運營痛點。淤積檢測與不停產(chǎn)清淤系統(tǒng)工作流程大致分為四步：1、淤泥位置探測。根據(jù)廠區(qū)圖紙及現(xiàn)場探測，確定淤積位置；2、淤泥清理與收集。將淤泥清理與收集設(shè)備吊放至生化池內(nèi)，進行移動式不停產(chǎn)抽淤；3、分離及脫水。抽取的淤泥進入SSgo®設(shè)備，進行快速分離及脫水；4、淤泥脫水及轉(zhuǎn)運。脫水后，將淤泥收集并外運。
活性評價與污泥透析
目前，污水處理廠采用最普遍的反映活性污泥性能的指標是MLVSS/MLSS，該指標的趨勢用于判斷活性污泥效率的高低，這個指標可用于污泥活性的粗略評價，前述速率檢測更能反映真實活性。
由于精細預(yù)處理缺失活性污泥雜質(zhì)含量普遍很高，導(dǎo)致活性降低。王洪臣團隊參照西醫(yī)血液科的“透析機”，開發(fā)了SSgo®活性污泥透析機，可將污泥抽到透析設(shè)備內(nèi)進行處理，高效清除活性污泥內(nèi)的渣砂、毛發(fā)、固態(tài)油脂，為污水處理廠“舒經(jīng)活血”，挖掘生化單元處理潛能，解放生產(chǎn)力。據(jù)悉，在成都某污水處理廠采用了SSgo®活性污泥透析，處理萬噸活性污泥混合液，分離出的干渣量達到1248.24kg/萬m³，透析后，污泥活性（SOUR）大大提高。在“血液”變好，效率提高后，同樣的設(shè)施不僅能處理更多污水，還降低了電耗與碳排放水平。
03新運營下中西醫(yī)結(jié)合將帶來更強“療效”
E20環(huán)境平臺執(zhí)行合伙人、E20研究院執(zhí)行院長薛濤在互動環(huán)節(jié)提問，當前污水廠采用“望聞問切”中醫(yī)思路，而新運營則提倡結(jié)合“西醫(yī)診斷治療”的思路。在智能化時代背景下，“西醫(yī)思路”是否與智能化、大模型等趨勢進行結(jié)合？
王洪臣先解釋，所謂“新運營”并非主張用“西醫(yī)”思路替代“中醫(yī)”思路，而是在當前污水廠運營工作的基礎(chǔ)上，進一步結(jié)合“西醫(yī)療法”，做到中西醫(yī)結(jié)合。
他表示，新運營與智能化的可結(jié)合點很多，智能化、大模型等手段可以輔助日處理規(guī)模為5萬噸、10萬噸的，甚至規(guī)模更小的污水處理廠進行專業(yè)的水質(zhì)特征化分析。
