王洪臣：如何打造污水厂“新运营”体系？

近来，新质生产力成为各行各业热议的关键词。新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径的先进生产力质态，具有高科技、高效能、高质量特征。其概念由技术革命性突破、生产要素创新性配置、产业深度转型升级而催生。

3月29日，在“2024(第二十二届)水业战略论坛”上，王洪臣分享了他对如何推动污水处理行业新质生产力发展的看法。他认为污水处理行业要推动新质生产力发展，不仅要推动污水处理项目的建设，还要关注污水处理厂的运营水平提升。

王洪臣首先认为，我国已经建成了世界上规模最大的污水处理基础设施，通过技术创新与模式创新，发展新运营，高效运营好这些设施，是污水处理行业最重要的新质生产力。

“新运营”新在何处？

王洪臣认为，目前污水处理厂运营，进出水水质只是检测COD、BOD 5 、SS、NH 3 -N、TN、TP等主要指标，过程检测仅有DO、ORP、MLSS、MLVSS以及污泥性状等状态指标，且以上检测与曝气、加药、排泥、回流、除渣、除砂等操作缺乏动态量化关联。总体上，污水处理厂目前处在“望、闻、问、切”的中医式运营。另外，对运营故障及低效“亚健康”运营也缺少有效的排除手段。中医式运营是必要的，也很有成效，但离真正的精细化、低碳化、智慧化运营要求还存在差距。

新运营是在现有模式基础上，强调水质特征化以及过程速率检测，强调“精细、超前、准确”等特征，动态把握当前状态并及时进行调控及改造，使污水处理厂效能始终处于最佳化的运营新范式。新运营进行“理化检验、影像内窥、病理检查”等“西医”式诊断，通过“在线切除”、“透析”等手段，使运营处于最佳状态。总体上，新运营是“中西医结合”的运营模式。

会上，王洪臣介绍了他自己团队关于新运营的一些初步探索。

污水水质特征化

污水水质指标是污水处理工艺设计、运行优化、运营监管以及模型应用的关键环节。污水水质特征化(wastewater characterization)是对污水中污染物的浓度水平、组分特征、转化潜势等的解析，是支撑污水处理厂工艺设计、运行优化、水质管理、处理特性预测的信息集成。

王洪臣介绍，进水水质特征化国际上已开展多年，但国内在研究尤其是运营实践中尚不多见。与其他行业对原材料的重视相比，污水处理行业对进水这一“原材料”的把握程度还远远不够。运营中只检测COD、BOD 5 、SS、TN、TP与NH 3 -N等几项常规指标，不能从根本上把握水质特征，无法满足污水处理厂新运营的需要。

王洪臣举例说明了污水水质特征化在运营中的重要性。一些污水处理厂进水碳氮比虽然很高，但仍需大量外加碳源，运营评估中当然受到质疑。殊不知，进水中难降解有机物比例较高，碳源高但有效碳源不高。即使可降解有机物比例较高，如果颗粒态或胶态有机物比例高，可用于生物脱氮或除磷的有效碳源也不会高。因为，颗粒态或胶态有机物需要瓦解、水解、酵解三个阶段才能转化为有效碳源，而厌氧或缺氧段的停留时间不足以完成这三个阶段。总之，开展污水水质特征化是精细化运营的基础。

开展细渣细砂分析检测

王洪臣说，污水处理厂进水含有大量渣砂，现有预处理设施设备只能去除1mm以上的粗渣和200u以上粗砂，而1mm以下的细渣和200u以下细砂可占到总渣砂量的60%以上，这些细渣和细砂对后续工艺影响很大，既导致设施设备的缠、磨、淤、堵，也降低生物系统的效能。王洪臣团队系统提出了细渣细砂的分析方法，开发的 SSgo ^? 渣砂油一体化快速去除装备可将100u以上的粗渣粗砂和细渣细砂一并去除，大大提高污水处理系统整体效能。

关键速率指标测定

王洪臣认为，开展生物处理过程速率检测也是精细化运营的基础，而不是仅依赖DO、MLSS等状态指标。耗氧速率（OUR）、比耗氧速率（SOUR）、硝化速率（NR）、反硝化速率（DNR）、释磷速率（PRR）、吸磷速率（PAR）、OTE（充氧效率）、OTR（充氧速率）以及温室气体（N 2 O）都应视情况开展不同形式的检测，这些速率是揭示生物处理效能的重要指标，是“中西医结合”新运营模式的核心内容。王洪臣团队开发了耗氧速率（OUR）、比耗氧速率（SOUR） 、OTE（充氧效率）、OTR（充氧速率）以及温室气体（N 2 O）等速率在线监测装置，已经规模化应用于毒性预警﹑氧科学管理以及温室气体检测，这些工作也是污水处理运营绿色低碳化的重要特征。

流态模拟与评价

王洪臣认为，流态模拟技术已经非常成熟，基于CFD的流态模拟技术，在新运营中大有用武之地，可实现流态优化，提高沉淀﹑澄清以及混合搅拌等环节的效能。王洪臣团队基于CFD模拟开发的新型抗气蚀双曲面搅拌器(ACHS) ，与传统双曲面搅拌器相比，在相同搅拌效果下，新型双曲面搅拌器节能29%以上，在同等的输入功率下搅拌效果更好。新型抗气蚀双曲面搅拌器具有三大优势：1、采用新型的搅拌叶轮设计，实现单位体积搅拌能耗低，搅拌能力更强；2、采用抗气蚀材料，且运行转速低缓，有效防止气蚀产生；3、特殊结构设计，不易形成缠绕，运行稳定性高。

淤积检测与不停产清淤

王洪臣介绍，淤积检测与不停产清淤在当前不允许停产检修背景下尤为重要。他们开发的淤积检测与不停产清淤系统包括泥砂淤积探测器、移动式淤泥清理与收集设备、 SSgo ^? 淤泥快速分离及脱水设备，可为污水处理厂进行不停产池底清淤服务，帮助水厂疏通瘀堵、通畅流道、释放池容，解决运营痛点。淤积检测与不停产清淤系统工作流程大致分为四步：1、淤泥位置探测。根据厂区图纸及现场探测，确定淤积位置；2、淤泥清理与收集。将淤泥清理与收集设备吊放至生化池内，进行移动式不停产抽淤；3、分离及脱水。抽取的淤泥进入 SSgo ^? 设备，进行快速分离及脱水；4、淤泥脱水及转运。脱水后，将淤泥收集并外运。

活性评价与污泥透析

目前，污水处理厂采用最普遍的反映活性污泥性能的指标是MLVSS/MLSS，该指标的趋势用于判断活性污泥效率的高低，这个指标可用于污泥活性的粗略评价，前述速率检测更能反映真实活性。

E20环境平台执行合伙人、E20研究院执行院长薛涛在互动环节提问，当前污水厂采用“望闻问切”中医思路，而新运营则提倡结合“西医诊断治疗”的思路。在智能化时代背景下，“西医思路”是否与智能化、大模型等趋势进行结合？

王洪臣先解释，所谓“新运营”并非主张用“西医”思路替代“中医”思路，而是在当前污水厂运营工作的基础上，进一步结合“西医疗法”，做到中西医结合。

他表示，新运营与智能化的可结合点很多，智能化、大模型等手段可以辅助日处理规模为5万吨、10万吨的，甚至规模更小的污水处理厂进行专业的水质特征化分析。