污水處理提質(zhì)增效成為最近幾年污水處理行業(yè)普遍關(guān)注的熱點話題，也是近期國家對污水處理行業(yè)的階段性目標(biāo)。

今年發(fā)改委、住建部聯(lián)合印發(fā)的《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施補短板強(qiáng)弱項實施方案》中，明確強(qiáng)調(diào)了，強(qiáng)化城鎮(zhèn)污水處理廠弱項;補齊城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)短板;加快推進(jìn)污泥無害化資源化;推動信息系統(tǒng)建設(shè)等四大任務(wù)目標(biāo)。進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了污水提質(zhì)增效的重要性。

針對污水處理的提質(zhì)增效話題，在9月17日的“2020(第十二屆)上海水業(yè)熱點論壇”上，上海城投污水處理有限公司副總經(jīng)理陳廣以“上海污水處理系統(tǒng)運行品質(zhì)提升思考與實踐”為主題，從政策、經(jīng)濟(jì)、社會、執(zhí)行四個層面，系統(tǒng)分享了上海城投污水處理有限公司(以下簡稱“城投水務(wù)污水公司”)在提升上海污水處理系統(tǒng)運行品質(zhì)方面的實踐探索與思考。

陳 廣

如何理解污水處理運行品質(zhì)提升的內(nèi)涵?

陳廣強(qiáng)調(diào)，要清楚污水處理運行品質(zhì)提升的方向，首先要明確它的內(nèi)涵。他從政策、經(jīng)濟(jì)、社會、執(zhí)行四個方面，重點介紹了他對污水處理運行品質(zhì)提升內(nèi)涵的理解。

政策層面

2020年8月，發(fā)改委、住建部聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施補短板強(qiáng)弱項實施方案》，針對《方案》中強(qiáng)調(diào)的四大主要任務(wù)，陳廣重點分析了強(qiáng)化城鎮(zhèn)污水處理廠弱項的話題。他提出，目前我國包括上海在內(nèi)的很多城市污水處理能力還不足，其次是部分城市的污水處理效率和質(zhì)量還有待提升。

針對這些問題，《方案》中也做了具體的要求，如強(qiáng)調(diào)長三角地區(qū)和粵港澳大灣區(qū)城市、京津冀地區(qū)和長江干流沿線地級及以上城市、黃河流域省會城市、計劃單列市生活污水處理設(shè)施全部達(dá)到一級 A 排放標(biāo)準(zhǔn)。

2020年8月，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范城鎮(zhèn)(園區(qū))污水處理環(huán)境管理的通知(征求意見稿)》，在文件中，不僅針對進(jìn)水超標(biāo)導(dǎo)致出水超標(biāo)等行業(yè)熱點話題，明確了包括地方人民政府、排污單位、污水廠運營單位在內(nèi)的各方主體的責(zé)任，也強(qiáng)調(diào)要督促運營單位切實履行對污水廠出水水質(zhì)負(fù)責(zé)的法定責(zé)任，以及明確污染物排放管控要求、合理認(rèn)定處理超標(biāo)責(zé)任。

陳廣指出，這一征求意見稿，對行業(yè)來講是一個利好，但是也強(qiáng)調(diào)了在污水處理過程當(dāng)中需要極其關(guān)注水質(zhì)，對污水處理提出了更高的要求。

與此同時，行業(yè)也應(yīng)該看到水質(zhì)不達(dá)標(biāo)可能帶來的更多負(fù)面影響。比如《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)稅法》、《 <資源綜合利用產(chǎn)品和勞務(wù)增值稅優(yōu)惠目錄>的通知》等文件中，不僅明確了城鄉(xiāng)污水集中處理場所超標(biāo)向環(huán)境排放應(yīng)稅污染物的，應(yīng)當(dāng)繳納環(huán)境保護(hù)稅。也強(qiáng)調(diào)了因環(huán)境違法受到處罰，自處罰決定下達(dá)的次月起36個月內(nèi)， 不得享受規(guī)定的增值稅即征即退。

陳廣強(qiáng)調(diào)，從政策層面來看，污水處理運行品質(zhì)提升的內(nèi)涵就是“穩(wěn)定高標(biāo)”。一系列政策的推動，都在提示污水處理廠，必須提高抗風(fēng)險能力，實現(xiàn)全天候穩(wěn)定高標(biāo)運行。

經(jīng)濟(jì)層面

今年，突如其來的新冠肺炎疫情對全球的經(jīng)濟(jì)都帶來了巨大的沖擊。今年兩會，李克強(qiáng)總理在發(fā)布的2020年國務(wù)院政府工作報告中提出，加大減稅降費力度 。而環(huán)境治理的各類支出主要由財政承擔(dān)。在財政收入收縮的情況下，環(huán)境治理經(jīng)費壓力可想而知。

同時，行業(yè)還要完成污染防治攻堅戰(zhàn)的任務(wù)，所以必須要提供性價比高的污水處理服務(wù)，這也是一個污水處理企業(yè)的核心競爭力。通過一系列提質(zhì)增效措施，提升高性價比的污水處理服務(wù)。由此，陳廣認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)層面來看，污水處理運行品質(zhì)提升的內(nèi)涵是“提質(zhì)增效”。

社會層面

污水處理的本質(zhì)應(yīng)該是讓水環(huán)境變得更好，但在某些特殊情況下，可能會有偏離這一本質(zhì)的做法出現(xiàn)。如過度追求水質(zhì)，做了不切實際的要求和標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致污水處理越來越依賴能源，越來越依賴資源(如各類水處理藥劑)。還有，很多時候污水處理好了，但后端的污泥、臭氣又出了問題，帶來很多負(fù)面影響。

陳廣強(qiáng)調(diào)，在這種情況下，行業(yè)應(yīng)該回歸污水處理的初心，真正把環(huán)境治理好，應(yīng)該變能源依賴為節(jié)能低碳，變資源依賴為資源再生，變負(fù)面影響為環(huán)境友好，實現(xiàn)綠色生態(tài)的目標(biāo)。所以，從社會層面來看，污水處理運行品質(zhì)提升的內(nèi)涵是“綠色生態(tài)”。

執(zhí)行層面

既要穩(wěn)定高標(biāo)，又要求提質(zhì)增效、綠色生態(tài)，怎么做到?陳廣認(rèn)為，從執(zhí)行層面來講，運行品質(zhì)提升的內(nèi)涵應(yīng)該是“智慧賦能”。

現(xiàn)場，陳廣用汽車的升級為例，生動的闡述了智慧所能帶來的賦能效果。如下圖，左側(cè)的老式小汽車類似于傳統(tǒng)的污水處理：工控系統(tǒng)自動化程度不高、IT系統(tǒng)功能簡單、決策極度依賴人為經(jīng)驗。通過智慧化賦能，右側(cè)的新式汽車誕生，類似于智慧污水處理：操作自動化、決策智慧化、充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備的潛力、為污水處理品質(zhì)提升提供有力支撐。

四大案例看污水處理運行品質(zhì)的提升方向在哪?

污水處理要滿足穩(wěn)定高標(biāo)、提質(zhì)增效、綠色生態(tài)以及智慧賦能的要求，應(yīng)該如何走?陳廣繼續(xù)從政策、經(jīng)濟(jì)、社會、執(zhí)行四個層面出發(fā)，提出了四大方向：全流程優(yōu)化提標(biāo)、全方位節(jié)能降耗、全鏈條綜合利用、全環(huán)節(jié)智慧運維。

論壇現(xiàn)場，陳廣從以上四大方向出發(fā)，介紹了城投水務(wù)污水公司品質(zhì)提升的四大實踐案例。

全流程的優(yōu)化提標(biāo)

在全流程的優(yōu)化提標(biāo)中，陳廣重點從廠網(wǎng)協(xié)同運行、運行優(yōu)化調(diào)控、大水量抗沖擊，三個方面做了介紹。

陳廣提到，調(diào)蓄池是應(yīng)對大水量沖擊的重要緩沖。原來上海的污水廠都沒有調(diào)蓄池，從這一輪提標(biāo)改造的要求來看，需要建設(shè)大量的調(diào)蓄池，調(diào)蓄池對整個污水處理廠來水瞬時沖擊的減緩作用非常明顯。排水管道、調(diào)蓄池與污水廠聯(lián)合使用應(yīng)對降雨初期的高濃度合流水沖擊，對進(jìn)廠水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，有效保護(hù)現(xiàn)有污水處理廠的運行安全。

廠網(wǎng)協(xié)同運行的概念行業(yè)一直在提，但是真正落地的不多。陳廣介紹，今年上海城投與上海市排水公司做了深入的溝通，廠網(wǎng)合作有了進(jìn)一步提升，效果很明顯。實現(xiàn)廠網(wǎng)協(xié)同以后，進(jìn)水瞬時量波動幅度從原來的70%下降至30%，確保大水量沖擊的情況下污水廠實現(xiàn)運行穩(wěn)定高標(biāo)的目標(biāo)。

優(yōu)化運行調(diào)控。對經(jīng)典的活性污泥數(shù)學(xué)模型進(jìn)行校正，輔以基于大數(shù)據(jù)分析的黑箱模型，更符合污水廠的實際運行情況，基于修正好的離線模型進(jìn)行仿真計算，驗證工藝參數(shù)，進(jìn)而大幅細(xì)化、優(yōu)化應(yīng)急工況工藝調(diào)度應(yīng)對預(yù)案。

陳廣介紹，在實踐中把模型應(yīng)用在應(yīng)對突發(fā)狀況的情況下，比如高濃度的沖擊、大水量的沖擊，在這種情況下，它可以指導(dǎo)更精細(xì)的調(diào)整過程參數(shù)。

大水量抗沖擊。在污水處理廠運行過程中，大水量沖擊很明顯，這是很多南方城市都有的現(xiàn)象。合流制系統(tǒng)或者不徹底的分流制系統(tǒng)，都會遇到這樣的問題。

上海虹橋污水廠設(shè)計處理水量為20萬噸/天，旱季滿負(fù)荷運行，雨季的時候需要處理的量更大。在這樣的背景下，怎么保證大水量時期的抗沖擊能力呢?城投水務(wù)污水公司建立了水量沖擊分級響應(yīng)機(jī)制，不同響應(yīng)等級采取一系列有針對性的工藝調(diào)整與設(shè)備管理措施。

陳廣介紹，上海虹橋污水廠出水執(zhí)行一級A標(biāo)準(zhǔn)，氨氮、總磷執(zhí)行地表水IV類水標(biāo)準(zhǔn)，綜合為一級A+標(biāo)準(zhǔn)。連續(xù)超負(fù)荷運行，通過抗沖擊調(diào)控手段使得出水水質(zhì)在大水量沖擊下持續(xù)穩(wěn)定高標(biāo)。

全方位節(jié)能降耗

要做好污水處理的提質(zhì)增效，陳廣認(rèn)為，全方位的節(jié)能降耗很關(guān)鍵。在這個過程中，要重點做好系統(tǒng)性的節(jié)能降耗以及提高能源利用率兩方面的工作。

系統(tǒng)性的節(jié)能降耗。城投水務(wù)污水公司在污水廠各關(guān)鍵設(shè)備電能及外加藥耗精確計量基礎(chǔ)上，對全廠、各設(shè)備電耗、藥耗等主要經(jīng)營數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評價，同時對其設(shè)備能效進(jìn)行分析，確保設(shè)備經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行，提高投入產(chǎn)出比。

陳廣提出，以往行業(yè)內(nèi)都在做降本增效，但其實基數(shù)是沒有被摸清楚的。因此，城投水務(wù)污水公司首先建立了能源管理平臺，對全廠能耗統(tǒng)計，之后做好全廠能耗評價、設(shè)備能效分析，最后做好能耗成本對標(biāo)。

在提高能源利用率方面，城投水務(wù)污水公司主要是做了污泥干化焚燒系統(tǒng)能量平衡校核計算，并在此基礎(chǔ)上提出了一套切實可行的、不影響干化焚燒系統(tǒng)正常運行的干化尾氣余熱利用方案。陳廣舉例，如竹園污泥廠，在干化機(jī)載氣余熱利用改造后，邊界條件不變的情況下，系統(tǒng)總體能源自給率可提高8~10%。

全鏈條綜合利用

“全鏈條綜合利用將有效滿足綠色生態(tài)的要求”。陳廣從污泥灰渣資源化、空間綜合利用以及廠內(nèi)外環(huán)境友好三方面，介紹了城投水務(wù)污水公司在綠色生態(tài)方面的實踐。

資源循環(huán)利用主要指的是焚燒灰、渣的資源化利用，也是行業(yè)重點關(guān)注的話題。污泥灰中的SiO2含量較高，可進(jìn)行建材利用，作為水泥生料添加劑、路基材料等。污泥灰中磷含量也較高，可提取磷元素進(jìn)行利用。

陳廣介紹，城投水務(wù)污水公司聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、上海市政院以及國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)，承擔(dān)了“十三五”水專項，其中一項就是飛灰資源化。在實踐中，城投水務(wù)污水公司將產(chǎn)生的污泥進(jìn)行焚燒殘渣經(jīng)預(yù)處理后與其他原輔材料按配方進(jìn)行混合復(fù)配，加工成的產(chǎn)品為鐵質(zhì)校正料和復(fù)合粉煤灰，產(chǎn)品作為水泥與混凝土的生料、混合材和摻合料，應(yīng)用于水泥廠、粉磨站及攪拌站。符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：如《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)、《粉煤灰在混凝土中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DB31/T 932-2015)、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2017)。

截止到2020年8月止，石洞口污水廠污泥完善工程產(chǎn)生的焚燒殘渣共計5200余噸。城投水務(wù)污水公司用實踐將相關(guān)鏈條完全打通。

全鏈條綜合利用還有空間綜合利用。陳廣介紹，上海虹橋污水處理廠作為半地下式污水處理廠充分體現(xiàn)了空間綜合利用。不僅實現(xiàn)了環(huán)境友好，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一、充分融合。同時也踐行了海綿城市理念：廠區(qū)道路、屋頂綠化建有生態(tài)排水系統(tǒng)。

9月18日下午，“2020上海水業(yè)熱點論壇”也組織參會者對上海虹橋污水處理廠進(jìn)行了實地參觀與考察。

全鏈條綜合利用還強(qiáng)調(diào)廠內(nèi)外的環(huán)境友好，這里重點是對臭氣的關(guān)注。上海由于城市的發(fā)展水平，百姓對污水處理廠的要求非常高，在這種情況下，促進(jìn)城投水務(wù)污水公司更加強(qiáng)化對臭氣的處理。陳廣介紹，通過實踐，實現(xiàn)了對污水廠產(chǎn)生臭氣的污染源進(jìn)行全覆蓋、臭氣全收集、全處理，處理后臭氣排放廠界滿足目前全國最高標(biāo)準(zhǔn)：《城鎮(zhèn)污水處理廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/982-2016)和《惡臭(異味)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/1025-2016))。

環(huán)境友好還包括廠內(nèi)廠內(nèi)環(huán)境友好，陳廣介紹城投水務(wù)污水公司特別重視廠區(qū)內(nèi)部無組織臭氣治理，打造員工滿意的生態(tài)廠區(qū)。在此基礎(chǔ)上，還主持編制了上海地方標(biāo)準(zhǔn)《污水廠區(qū)臭氣治理技術(shù)要求》的制定，目前已經(jīng)完成編制，預(yù)計2021年上半年發(fā)布。

全環(huán)節(jié)智慧運維

陳廣從工藝段智慧化控制、工廠級智慧化運行、公司級智慧化決策三方面，詳細(xì)介紹了城投水務(wù)污水公司在智慧賦能方面的實踐。

城投水務(wù)污水公司從點、塊、鏈三個角度，來重點提升智慧化管控的水平。點是某一個具體的設(shè)備和工藝段：實現(xiàn)精準(zhǔn)操作的工藝段智慧化控制。塊指污水廠：兼顧高效和綠色的工廠級智慧化運行。鏈主要指整個片區(qū)的管理：提升產(chǎn)業(yè)鏈能級的公司級智慧化決策。

點的角度，城投水務(wù)污水公司致力于提升智能感知能力，陳廣介紹他們研發(fā)了一套活性污泥指數(shù)在線自動監(jiān)測設(shè)備，可實現(xiàn)24小時在線監(jiān)測污泥指數(shù)。污泥指數(shù)的連續(xù)監(jiān)測對于工藝判斷幫助很大。

其次，陳廣還列舉了預(yù)處理區(qū)域聯(lián)動控制的例子，實現(xiàn)生物池進(jìn)水負(fù)荷平穩(wěn)，在處理量最大化的同時出水水質(zhì)也達(dá)到最優(yōu);調(diào)蓄池提升泵工作在最佳工況點，降低電耗;針對不同工況設(shè)定多種控制模式，避免人工操作失誤。

塊的角度，基于BIM建設(shè)“數(shù)字孿生”智慧工廠。廠區(qū)BIM深度融合SCADA系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)施設(shè)備的數(shù)字化，生產(chǎn)過程的數(shù)字化，同時結(jié)合經(jīng)典的工藝機(jī)理模型，機(jī)器學(xué)習(xí)形成的黑箱模型，仿真技術(shù)組成多維數(shù)字化模型 ，為科學(xué)化、智慧化的管理提供可分析、可仿真、可預(yù)測的“數(shù)字孿生”工廠 。

鏈的角度，搭建公司級的綜合管控調(diào)度平臺，具備實時共享、功能提升、模式轉(zhuǎn)變、云計算的功能，可實現(xiàn)平臺公司以管控為主轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)為主，變傳統(tǒng)計劃任務(wù)驅(qū)動為數(shù)據(jù)任務(wù)驅(qū)動，進(jìn)而各運行污水廠可快速完成優(yōu)化運行的技術(shù)迭代，實現(xiàn)跨越式優(yōu)化運營。

陳廣強(qiáng)調(diào)，污水處理提質(zhì)增效不是短時間內(nèi)能夠完成的，這是一個漫長的過程，需要行業(yè)在這條路上一點一點實踐。相信通過行業(yè)的共同努力，一定能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理廠品質(zhì)的提升，做到穩(wěn)定高標(biāo)、提質(zhì)增效、綠色生態(tài)、智慧賦能的污水廠運行品質(zhì)提升的目標(biāo)。

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編輯：陳偉浩