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(jì)增長方式、生產(chǎn)力發(fā)展路徑的先進(jìn)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(jí)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(duì)如何推動(dòng)污水處理行業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的看法。他認(rèn)為污水處理行業(yè)要推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，不僅要推動(dòng)污水處理項(xiàng)目的建設(shè)，還要關(guān)注污水處理廠的運(yùn)營水平提升。

王洪臣

01發(fā)展新運(yùn)營鍛造污水處理新質(zhì)生產(chǎn)力

王洪臣首先認(rèn)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(yùn)營，高效運(yùn)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(yùn)營”新在何處？

王洪臣認(rèn)為，目前污水處理廠運(yùn)營，進(jìn)出水水質(zhì)只是檢測(cè)COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP等主要指標(biāo)，過程檢測(cè)僅有DO、ORP、MLSS、MLVSS以及污泥性狀等狀態(tài)指標(biāo)，且以上檢測(cè)與曝氣、加藥、排泥、回流、除渣、除砂等操作缺乏動(dòng)態(tài)量化關(guān)聯(lián)。總體上，污水處理廠目前處在“望、聞、問、切”的中醫(yī)式運(yùn)營。另外，對(duì)運(yùn)營故障及低效“亞健康”運(yùn)營也缺少有效的排除手段。中醫(yī)式運(yùn)營是必要的，也很有成效，但離真正的精細(xì)化、低碳化、智慧化運(yùn)營要求還存在差距。

新運(yùn)營是在現(xiàn)有模式基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)水質(zhì)特征化以及過程速率檢測(cè)，強(qiáng)調(diào)“精細(xì)、超前、準(zhǔn)確”等特征，動(dòng)態(tài)把握當(dāng)前狀態(tài)并及時(shí)進(jìn)行調(diào)控及改造，使污水處理廠效能始終處于最佳化的運(yùn)營新范式。新運(yùn)營進(jìn)行“理化檢驗(yàn)、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(yùn)營處于最佳狀態(tài)。總體上，新運(yùn)營是“中西醫(yī)結(jié)合”的運(yùn)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(huì)加大對(duì)現(xiàn)有處理廠進(jìn)行綠色低碳化改造的支持力度。在這樣背景下，政府對(duì)國內(nèi)5000多座存量污水處理廠更新改造的支持力度會(huì)加大。在此情況下，全行業(yè)應(yīng)共同探索新運(yùn)營，共同發(fā)展新運(yùn)營，鍛造污水處理新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)現(xiàn)有水務(wù)設(shè)施實(shí)現(xiàn)二次經(jīng)營。

02發(fā)展新運(yùn)營的一些探索

會(huì)上，王洪臣介紹了他自己團(tuán)隊(duì)關(guān)于新運(yùn)營的一些初步探索。

污水水質(zhì)特征化

污水水質(zhì)指標(biāo)是污水處理工藝設(shè)計(jì)、運(yùn)行優(yōu)化、運(yùn)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(duì)污水中污染物的濃度水平、組分特征、轉(zhuǎn)化潛勢(shì)等的解析，是支撐污水處理廠工藝設(shè)計(jì)、運(yùn)行優(yōu)化、水質(zhì)管理、處理特性預(yù)測(cè)的信息集成。

王洪臣介紹，進(jìn)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(yùn)營實(shí)踐中尚不多見。與其他行業(yè)對(duì)原材料的重視相比，污水處理行業(yè)對(duì)進(jìn)水這一“原材料”的把握程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。運(yùn)營中只檢測(cè)COD、BOD5、SS、TN、TP與NH3-N等幾項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)，不能從根本上把握水質(zhì)特征，無法滿足污水處理廠新運(yùn)營的需要。

污水水質(zhì)特征化除了對(duì)有機(jī)物﹑氮﹑磷等污染物在形態(tài)及性質(zhì)等維度上進(jìn)行深度剖析，還要對(duì)硫以及堿度等影響運(yùn)營效能的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。剖析深度既要滿足精細(xì)化調(diào)控的需要，又可在運(yùn)營實(shí)踐中可操作，是需要探索關(guān)鍵。我們初步構(gòu)建了以精細(xì)化運(yùn)營為目標(biāo)的污水水質(zhì)特征化指標(biāo)體系，并提出了實(shí)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(yùn)營中的重要性。一些污水處理廠進(jìn)水碳氮比雖然很高，但仍需大量外加碳源，運(yùn)營評(píng)估中當(dāng)然受到質(zhì)疑。殊不知，進(jìn)水中難降解有機(jī)物比例較高，碳源高但有效碳源不高。即使可降解有機(jī)物比例較高，如果顆粒態(tài)或膠態(tài)有機(jī)物比例高，可用于生物脫氮或除磷的有效碳源也不會(huì)高。因?yàn)椋w粒態(tài)或膠態(tài)有機(jī)物需要瓦解、水解、酵解三個(gè)階段才能轉(zhuǎn)化為有效碳源，而厭氧或缺氧段的停留時(shí)間不足以完成這三個(gè)階段。總之，開展污水水質(zhì)特征化是精細(xì)化運(yùn)營的基礎(chǔ)。

開展細(xì)渣細(xì)砂分析檢測(cè)

王洪臣說，污水處理廠進(jìn)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(xì)渣和200u以下細(xì)砂可占到總渣砂量的60%以上，這些細(xì)渣和細(xì)砂對(duì)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(tuán)隊(duì)系統(tǒng)提出了細(xì)渣細(xì)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(xì)渣細(xì)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(biāo)測(cè)定

王洪臣認(rèn)為，開展生物處理過程速率檢測(cè)也是精細(xì)化運(yùn)營的基礎(chǔ)，而不是僅依賴DO、MLSS等狀態(tài)指標(biāo)。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(cè)，這些速率是揭示生物處理效能的重要指標(biāo)，是“中西醫(yī)結(jié)合”新運(yùn)營模式的核心內(nèi)容。王洪臣團(tuán)隊(duì)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(cè)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(cè)，這些工作也是污水處理運(yùn)營綠色低碳化的重要特征。

流態(tài)模擬與評(píng)價(jià)

王洪臣認(rèn)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(yùn)營中大有用武之地，可實(shí)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(tuán)隊(duì)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(shì)：1、采用新型的攪拌葉輪設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)單位體積攪拌能耗低，攪拌能力更強(qiáng)；2、采用抗氣蝕材料，且運(yùn)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(jì)，不易形成纏繞，運(yùn)行穩(wěn)定性高。

淤積檢測(cè)與不停產(chǎn)清淤

王洪臣介紹，淤積檢測(cè)與不停產(chǎn)清淤在當(dāng)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(cè)與不停產(chǎn)清淤系統(tǒng)包括泥砂淤積探測(cè)器、移動(dòng)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(jìn)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(yùn)營痛點(diǎn)。淤積檢測(cè)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(cè)。根據(jù)廠區(qū)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)，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(jìn)行移動(dòng)式不停產(chǎn)抽淤；3、分離及脫水。抽取的淤泥進(jìn)入SSgo?設(shè)備，進(jìn)行快速分離及脫水；4、淤泥脫水及轉(zhuǎn)運(yùn)。脫水后，將淤泥收集并外運(yùn)。

活性評(píng)價(jià)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(biāo)是MLVSS/MLSS，該指標(biāo)的趨勢(shì)用于判斷活性污泥效率的高低，這個(gè)指標(biāo)可用于污泥活性的粗略評(píng)價(jià)，前述速率檢測(cè)更能反映真實(shí)活性。

由于精細(xì)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(tuán)隊(duì)參照西醫(yī)血液科的“透析機(jī)”，開發(fā)了SSgo?活性污泥透析機(jī)，可將污泥抽到透析設(shè)備內(nèi)進(jìn)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(dá)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(yùn)營下中西醫(yī)結(jié)合將帶來更強(qiáng)“療效”

E20環(huán)境平臺(tái)執(zhí)行合伙人、E20研究院執(zhí)行院長薛濤在互動(dòng)環(huán)節(jié)提問，當(dāng)前污水廠采用“望聞問切”中醫(yī)思路，而新運(yùn)營則提倡結(jié)合“西醫(yī)診斷治療”的思路。在智能化時(shí)代背景下，“西醫(yī)思路”是否與智能化、大模型等趨勢(shì)進(jìn)行結(jié)合？

王洪臣先解釋，所謂“新運(yùn)營”并非主張用“西醫(yī)”思路替代“中醫(yī)”思路，而是在當(dāng)前污水廠運(yùn)營工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合“西醫(yī)療法”，做到中西醫(yī)結(jié)合。

他表示，新運(yùn)營與智能化的可結(jié)合點(diǎn)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(jìn)行專業(yè)的水質(zhì)特征化分析。