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        未來新水務離不開“智慧”加持

        清華大學環境學院教授 施漢昌

        以下內容根據嘉賓發言整理。

        上個世紀70年代,國際上開始有人探討將ICA技術(儀表、控制與自動化)引入污水處理領域。標志性的起點是1973年倫敦舉行的國際水協第一屆ICA技術會議,距今已50年。十年前,基于發展信息化和智慧城市的機遇,我國水務行業開始向智慧化方向發展。

        2022年,中國首次舉辦ICA國際水協系列會議,涉及污水處理運行過程控制中的ICA、排水系統智能控制、基于智能檢測的軟傳感器、用于資源回收的ICA、溫室氣體減排的ICA、過程控制建模、數字孿生、人工智能在污水系統檢測和預測的應用,以及新興污染物的監測與控制。

        水務不僅有污水處理還有飲用水的供給,還須保證水生態環境的安全,并實施水資源的合理配置與利用。為了實現這兩個方面的目標,我們需要做什么呢?

        水資源的合理配置與利用?

        水的循環要建立區域水環境的水源、雨水、再生水的水量/水質信息庫和生活、工業、農業、生態用水的水量/水質信息庫,兩個信息庫要能對得起來,才能做合理調配。

        污水處理廠向資源能源中心的轉化

        我國污水處理廠在發展過程中存在儀器化和自動化的短板。歐美污水處理廠人員少,夜間可以無人值守,需要設備的可靠性和系統的穩定性。我們的設備經常出問題,難以自動化運行和自動化檢測,必須從制度上避免單純低價競爭以保證質量。

        污水處理中實現智能化,提高準確性、預測性,需要理論模型和AI技術的結合。我希望污水處理廠能夠部分或全部轉化成資源能源中心。碳減排可以通過節能降耗,補上綠色能源的間接排放和碳分離,減少氧化、通過生物轉化成能源或者資源的直接排放來實現。多地已經開始實踐。

        工藝技術是否能實現前端碳源分離,后端資源回收?在分離環節,超細格柵+膜可把前端的碳盡可能的分出去變成低碳污水,后續通過吸附回收磷,短程或厭氧氨氧化技術脫氮。從厭氧的角度,前面截留的碳源可產沼氣作為能源回用,但是根據住建部的評估,十萬噸以下做沼氣并不經濟,前端碳節流好并不能突破后端沼氣全面利用的瓶頸。

        如果能夠通過加強水解產生高價值的碳源利用,可解決我國糧食資源緊缺的問題。2021年我國糧食總量為8.5億噸,其中進口1.6億噸。我國工業用碳源用糧占比達16%(約1.4億噸)。如果污水中的碳源能夠收集起來通過水解變成有用的工業碳源,可作為工業原料產出。

        技術的瓶頸是高效水解微生物種群。將來可能通過合成生物學突破瓶頸,將污水處理廠轉變成資源中心,將減輕國家進口糧食的壓力,具有戰略意義。

        儀器化和智能化技術需求廣泛,如污水處理廠的加藥系統,需要機理模型、原理模型、工程模型和AI結合,復雜的工藝更需要精準控制。從發展來講,水務行業要以實現系統化、增進實效為重點,推進信息化、智能化是大趨勢。

        從頂層對總體研發做好規劃需要五年到十年的時間。太遠對于企業不太現實,太短又很難做出好的自主技術。很多技術要從應用基礎做起,結合工程,利用北控水務與多家研究院校合作的基礎,企校分工合作,將基礎研究放到學?;蜓芯繂挝?,在企業做工程化研發和轉化,研發出企業真正能用的高水平裝備和技術。


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