王洪臣：如何打造污水廠“新運營”體系？

時間： 2024-07-16 10:10

來源：中國水網

作者：王洪臣

近來，新質生產力成為各行各業熱議的關鍵詞。新質生產力是創新起主導作用，擺脫傳統經濟增長方式、生產力發展路徑的先進生產力質態，具有高科技、高效能、高質量特征。其概念由技術革命性突破、生產要素創新性配置、產業深度轉型升級而催生。

3月29日，在“2024(第二十二屆)水業戰略論壇”上，王洪臣分享了他對如何推動污水處理行業新質生產力發展的看法。他認為污水處理行業要推動新質生產力發展，不僅要推動污水處理項目的建設，還要關注污水處理廠的運營水平提升。

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王洪臣

01發展新運營鍛造污水處理新質生產力

王洪臣首先認為，我國已經建成了世界上規模最大的污水處理基礎設施，通過技術創新與模式創新，發展新運營，高效運營好這些設施，是污水處理行業最重要的新質生產力。

“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量化關聯。總體上，污水處理廠目前處在“望、聞、問、切”的中醫式運營。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。

新運營是在現有模式基礎上，強調水質特征化以及過程速率檢測，強調“精細、超前、準確”等特征，動態把握當前狀態并及時進行調控及改造，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、影像內窺、病理檢查”等“西醫”式診斷，通過“在線切除”、“透析”等手段，使運營處于最佳狀態。總體上，新運營是“中西醫結合”的運營模式。

王洪臣判斷，隨著城市更新以及減污降碳協同等相關政策的發布，有關部門將會加大對現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，全行業應共同探索新運營，共同發展新運營，鍛造污水處理新質生產力，推動現有水務設施實現二次經營。

02發展新運營的一些探索

會上，王洪臣介紹了他自己團隊關于新運營的一些初步探索。

污水水質特征化

污水水質指標是污水處理工藝設計、運行優化、運營監管以及模型應用的關鍵環節。污水水質特征化(wastewater characterization)是對污水中污染物的濃度水平、組分特征、轉化潛勢等的解析，是支撐污水處理廠工藝設計、運行優化、水質管理、處理特性預測的信息集成。

王洪臣介紹，進水水質特征化國際上已開展多年，但國內在研究尤其是運營實踐中尚不多見。與其他行業對原材料的重視相比，污水處理行業對進水這一“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等幾項常規指標，不能從根本上把握水質特征，無法滿足污水處理廠新運營的需要。

污水水質特征化除了對有機物﹑氮﹑磷等污染物在形態及性質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控的需要，又可在運營實踐中可操作，是需要探索關鍵。我們初步構建了以精細化運營為目標的污水水質特征化指標體系，并提出了實際可操作的方法集。

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王洪臣舉例說明了污水水質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，如果顆粒態或膠態有機物比例高，可用于生物脫氮或除磷的有效碳源也不會高。因為，顆粒態或膠態有機物需要瓦解、水解、酵解三個階段才能轉化為有效碳源，而厭氧或缺氧段的停留時間不足以完成這三個階段。總之，開展污水水質特征化是精細化運營的基礎。

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，現有預處理設施設備只能去除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工藝影響很大，既導致設施設備的纏、磨、淤、堵，也降低生物系統的效能。王洪臣團隊系統提出了細渣細砂的分析方法，開發的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整體效能。

關鍵速率指標測定

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，而不是僅依賴DO、MLSS等狀態指標。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“中西醫結合”新運營模式的核心內容。王洪臣團隊開發了耗氧速率（OUR）、比耗氧速率（SOUR）、OTE（充氧效率）、OTR（充氧速率）以及溫室氣體（N2O）等速率在線監測裝置，已經規模化應用于毒性預警﹑氧科學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。

流態模擬與評價

王洪臣認為，流態模擬技術已經非常成熟，基于CFD的流態模擬技術，在新運營中大有用武之地，可實現流態優化，提高沉淀﹑澄清以及混合攪拌等環節的效能。王洪臣團隊基于CFD模擬開發的新型抗氣蝕雙曲面攪拌器(ACHS) ，與傳統雙曲面攪拌器相比，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勢：1、采用新型的攪拌葉輪設計，實現單位體積攪拌能耗低，攪拌能力更強；2、采用抗氣蝕材料，且運行轉速低緩，有效防止氣蝕產生；3、特殊結構設計，不易形成纏繞，運行穩定性高。

淤積檢測與不停產清淤

王洪臣介紹，淤積檢測與不停產清淤在當前不允許停產檢修背景下尤為重要。他們開發的淤積檢測與不停產清淤系統包括泥砂淤積探測器、移動式淤泥清理與收集設備、SSgo?淤泥快速分離及脫水設備，可為污水處理廠進行不停產池底清淤服務，幫助水廠疏通瘀堵、通暢流道、釋放池容，解決運營痛點。淤積檢測與不停產清淤系統工作流程大致分為四步：1、淤泥位置探測。根據廠區圖紙及現場探測，確定淤積位置；2、淤泥清理與收集。將淤泥清理與收集設備吊放至生化池內，進行移動式不停產抽淤；3、分離及脫水。抽取的淤泥進入SSgo?設備，進行快速分離及脫水；4、淤泥脫水及轉運。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。

由于精細預處理缺失活性污泥雜質含量普遍很高，導致活性降低。王洪臣團隊參照西醫血液科的“透析機”，開發了SSgo?活性污泥透析機，可將污泥抽到透析設備內進行處理，高效清除活性污泥內的渣砂、毛發、固態油脂，為污水處理廠“舒經活血”，挖掘生化單元處理潛能，解放生產力。據悉，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新運營下中西醫結合將帶來更強“療效”

E20環境平臺執行合伙人、E20研究院執行院長薛濤在互動環節提問，當前污水廠采用“望聞問切”中醫思路，而新運營則提倡結合“西醫診斷治療”的思路。在智能化時代背景下，“西醫思路”是否與智能化、大模型等趨勢進行結合？

王洪臣先解釋，所謂“新運營”并非主張用“西醫”思路替代“中醫”思路，而是在當前污水廠運營工作的基礎上，進一步結合“西醫療法”，做到中西醫結合。

他表示，新運營與智能化的可結合點很多，智能化、大模型等手段可以輔助日處理規模為5萬噸、10萬噸的，甚至規模更小的污水處理廠進行專業的水質特征化分析。

編輯：李丹

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