WATER8848前言：王洪臣教授關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，鍛造污水處理新質生產力
- 現有基礎與挑戰(zhàn)：
- 我國已建成世界上規(guī)模最大的污水處理基礎設施。
- 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：
- 強調水質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)并及時調控及改造，使效能最佳化。
- 結合“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
- 污水水質特征化：
- 關鍵環(huán)節(jié)：污水處理工藝設計、運行優(yōu)化、運營監(jiān)管、模型應用。
- 現狀：國內研究及運營實踐中尚不多見，對進水“原材料”把握不足。
- 探索：構建以精細化運營為目標的污水水質特征化指標體系，提出實際可操作的方法集。
- 開展細渣細砂分析檢測：
- 問題：現有預處理設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)要推動新質生產力發(fā)展，需要關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
作者：汪茵整理
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近來，新質生產力成為各行各業(yè)熱議的關鍵詞。新質生產力是創(chuàng)新起主導作用，擺脫傳統(tǒng)經濟增長方式、生產力發(fā)展路徑的先進生產力質態(tài)，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(chuàng)新性配置、產業(yè)深度轉型升級而催生。
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)新質生產力發(fā)展的看法。他認為污水處理行業(yè)要推動新質生產力發(fā)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。
王洪臣
01發(fā)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(guī)模最大的污水處理基礎設施，通過技術創(chuàng)新與模式創(chuàng)新，發(fā)展新運營，高效運營好這些設施，是污水處理行業(yè)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(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)量化關聯�？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(tài)把握當前狀態(tài)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(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)�？傮w上，新運營是“中西醫(yī)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(fā)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(yè)應共同探索新運營，共同發(fā)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(fā)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(yōu)化、運營監(jiān)管以及模型應用的關鍵環(huán)節(jié)。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(yōu)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(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(tài)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。
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(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(xù)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(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(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)結合”新運營模式的核心內容。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，已經規(guī)�；瘧糜诙拘灶A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(tài)模擬與評價
王洪臣認為，流態(tài)模擬技術已經非常成熟，基于CFD的流態(tài)模擬技術，在新運營中大有用武之地，可實現流態(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(wěn)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(fā)的淤積檢測與不停產清淤系統(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(tǒng)工作流程大致分為四步：1、淤泥位置探測。根據廠區(qū)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(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備內進行處理，高效清除活性污泥內的渣砂、毛發(fā)、固態(tài)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(yī)結合將帶來更強“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上，進一步結合“西醫(yī)療法”，做到中西醫(yī)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(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)的水質特征化分析。
