未來新水務(wù)離不開“智慧”加持

上個世紀(jì)70年代，國際上開始有人探討將ICA技術(shù)（儀表、控制與自動化）引入污水處理領(lǐng)域。標(biāo)志性的起點是1973年倫敦舉行的國際水協(xié)第一屆ICA技術(shù)會議，距今已50年。十年前，基于發(fā)展信息化和智慧城市的機(jī)遇，我國水務(wù)行業(yè)開始向智慧化方向發(fā)展。

2022年，中國首次舉辦ICA國際水協(xié)系列會議，涉及污水處理運行過程控制中的ICA、排水系統(tǒng)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(shù)字孿生、人工智能在污水系統(tǒng)檢測和預(yù)測的應(yīng)用，以及新興污染物的監(jiān)測與控制。

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

水資源的合理配置與利用?

水的循環(huán)要建立區(qū)域水環(huán)境的水源、雨水、再生水的水量/水質(zhì)信息庫和生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水的水量/水質(zhì)信息庫，兩個信息庫要能對得起來，才能做合理調(diào)配。

污水處理廠向資源能源中心的轉(zhuǎn)化

我國污水處理廠在發(fā)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(shè)備的可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我們的設(shè)備經(jīng)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(zhì)量。

污水處理中實現(xiàn)智能化，提高準(zhǔn)確性、預(yù)測性，需要理論模型和AI技術(shù)的結(jié)合。我希望污水處理廠能夠部分或全部轉(zhuǎn)化成資源能源中心。碳減排可以通過節(jié)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(zhuǎn)化成能源或者資源的直接排放來實現(xiàn)。多地已經(jīng)開始實踐。

工藝技術(shù)是否能實現(xiàn)前端碳源分離，后端資源回收？在分離環(huán)節(jié)，超細(xì)格柵+膜可把前端的碳盡可能的分出去變成低碳污水，后續(xù)通過吸附回收磷，短程或厭氧氨氧化技術(shù)脫氮。從厭氧的角度，前面截留的碳源可產(chǎn)沼氣作為能源回用，但是根據(jù)住建部的評估，十萬噸以下做沼氣并不經(jīng)濟(jì)，前端碳節(jié)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(chǎn)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(jìn)口1.6億噸。我國工業(yè)用碳源用糧占比達(dá)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(yè)碳源，可作為工業(yè)原料產(chǎn)出。

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

儀器化和智能化技術(shù)需求廣泛，如污水處理廠的加藥系統(tǒng)，需要機(jī)理模型、原理模型、工程模型和AI結(jié)合，復(fù)雜的工藝更需要精準(zhǔn)控制。從發(fā)展來講，水務(wù)行業(yè)要以實現(xiàn)系統(tǒng)化、增進(jìn)實效為重點，推進(jìn)信息化、智能化是大趨勢。

從頂層對總體研發(fā)做好規(guī)劃需要五年到十年的時間。太遠(yuǎn)對于企業(yè)不太現(xiàn)實，太短又很難做出好的自主技術(shù)。很多技術(shù)要從應(yīng)用基礎(chǔ)做起，結(jié)合工程，利用北控水務(wù)與多家研究院校合作的基礎(chǔ)，企校分工合作，將基礎(chǔ)研究放到學(xué)?；蜓芯繂挝唬谄髽I(yè)做工程化研發(fā)和轉(zhuǎn)化，研發(fā)出企業(yè)真正能用的高水平裝備和技術(shù)。