【我心中的“概念厂”】曲久辉:概念水厂实体及虚拟模式

编者按:“我心中的概念厂”系列文章在本公众微信号刊登以来,受到了广大业内人士的高度关注,今天我们刊发中国科学院生态环境研究中心研究员曲久辉院士对于概念厂的设想和愿望。曲久辉院士是概念厂专委会专家,他在中国城市污水处理概念厂专家委员会第二次会议上,从实体和虚拟两个角度,对概念厂进行了描摹。以下内容根据曲院士发言整理,未经本人审核。

  愿景:概念水厂要展示未来的模式,代表未来的发展方向;要展示超前的理念,不仅仅是设计理念,还有管理、风险控制和资源化利用,运行机制;要务实,不能仅仅停留在理想状态,要把它付诸实际。

        将来的概念可以做成两种模式,实体模式和虚拟模式。所谓的实体模式,就是选点建设、实地运行。虚拟模式就是要展示概念,可以理想化一些。概念水厂的总体模式可以分四大块:水处理模块、资源化模块、管理模块、发展模块。处理模块是在实体水厂中可以选择一些能够实现的工艺。资源化模块就像前面提到的“三个工厂”概念中的能源工厂和资源工厂,这个模块中可能会选一些比较综合型的能够实现的,而不是说将来无法实现的设计模式。第三个就是管理模块。发展模块就是先预留一些东西,更多的是有一些接口,在这些接口上能把一些新技术新想法及时展示出来并在实践中运用。

        其中处理工艺模块又分为六个方面,首先是集成处理工艺,要满足能回收、药回用和资源化。第一个能回收就是处理工艺中要能耗最小,包括前面的纳米气泡,还有能量回收就是在水处理过程中能量交换;再就是现在污水处理曝气过程中,如果能够把能量最小的消耗和回收、回用的话,节能的效果会比较好。

        第二是科学的药剂使用,如果以后污水厂只用生物处理方法就不是一个完整的概念,一定要与物理化学的方法相结合,和化学方法相结合就一定要使用药剂,比如絮凝就是常用的方法。在污水处理当中要药耗最小已经是国际上通用的原则;另外是药剂能不能回用,处理完污水之后污泥中的药剂检测剂量有超标本身就意味大部分的药剂没有发挥实际的作用,所以,就要考虑怎么通过药剂的回流、回用发挥更大作用。还有就是污泥回流,现在的污水处理厂做污泥回流纯粹就是为了生活污水本身,我想在与物理化学方法结合了以后能够将药剂回用和污泥回流二者结合起来,比如说增加厌氧当中的电子传递能量,已经有人研究零价铁在厌氧反应池中促进厌氧反应效果,这个也是减少了处理过程中药剂的使用。

        第三是资源化,氮磷回收、无机元素回收、能量转化、有机物转化,通过转化可以实现污水厂当中一部分电的自给和能量的自给,资源的利用包括水、污泥等的利用。

        第四是设备的问题,要实现设备的优化、整体设备的成套化、关键设备国产化。关键设备的选择及开发,我们国家不是没有,但是却没有得到很好的使用,可以将国内企业开发的一些关键的设备运用到概念水厂中来,特别要大力推进国产的关键设备。然后要推动污水处理设备的成套化,这也会推动产业发展,这也是实现工艺优化的一个重要载体。

        第五是关于控制,首先是关键因子的确定,现在一般是用溶解氧和氨来控制,在什么样的工艺条件下,要选择什么样的关键控制因子,要怎样找到关键控制因子。要找关键控制因子首先在配置上要有先进的控制装备与系统,包括传感器,在线设备,和信息系统,构成了精准控制系统,可以凭此构建信息和管理平台。

        第六就是运行,根据概念水厂我们首先要建立自己的包括新技术、概念、方法、设备、控制系统等在内的运行规范,也是为未来的水厂的运行提出一个规范性运行指南;其次,质量控制是一个很重要的方面,我们要通过运行和管理来提高质量控制;最后是水的风险评价。处理工艺就是要考虑这样六个基本的模块。

        在我们的运行的过程中要把管理体现出来,一些先进国家在七八十年代就开始采用一些活性动物来测试水的毒性,尤其是对天然水体进行毒性测试,这样来保证排水的安全,所以我们的概念设计中一定要把风险管理体现出来。尤其是成套化设计,包括工艺的成套化以及以工艺为载体的设备的成套化设计,这对国产的工艺及设备的发展是具有重要意义的。

        概念水厂不仅仅是展示水处理过程,还要展示中国关键设备的概念。

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