我國未來污水處理廠自控系統(tǒng)的發(fā)展方向及技術(shù)革新

“未來的污水處理廠自控系統(tǒng)到底應(yīng)該有一個(gè)怎樣的革新……我們應(yīng)該鼓勵(lì)多樣化的發(fā)展、多樣化的實(shí)施模式，融入地域特色元素、考慮歷史文化背景、與人居及自然環(huán)境協(xié)調(diào)，做到能源化、資源化、生態(tài)化、景觀化、智能化和個(gè)性化，并成為科學(xué)研究與人文環(huán)境教育的基地或地標(biāo)設(shè)施。”

1 未來污水處理工藝的發(fā)展方向

未來城市污水處理工藝將繼續(xù)是已有技術(shù)的延伸擴(kuò)展與新型改進(jìn)技術(shù)的不斷融入。從過去的發(fā)展來看，城市污水處理工藝是不斷改進(jìn)和升級(jí)的，去除對(duì)象從有機(jī)物發(fā)展到氨氮，再從氨氮發(fā)展到總氮，以及生物除磷的興起，都體現(xiàn)了不同時(shí)期已有技術(shù)與新技術(shù)的不斷融合與集成應(yīng)用。

因此，可以認(rèn)為，今后的城市污水處理工藝技術(shù)發(fā)展仍然離不開歷史的積淀和工程經(jīng)驗(yàn)，任何新技術(shù)都需要逐步融入到已有的系統(tǒng)之中，然后實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的能力提升以及完全的更替。

例如，從普通曝氣發(fā)展出生物硝化，由生物硝化提升到A/O脫氮，然后再擴(kuò)展到 A2/O 除磷脫氮;微孔曝氣的出現(xiàn)，使鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)生物池污泥濃度完全可以達(dá)到氧化溝系統(tǒng)的水平。

從當(dāng)前的國際趨勢(shì)和國內(nèi)需求來看，城市污水處理工藝技術(shù)的主要發(fā)展方向是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)前提下的能源化、資源化和低能耗低物耗的精細(xì)化管理控制。例如，通過水質(zhì)的部分或完全恢復(fù)，包括反滲透與正滲透技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到特定用水功能要求，實(shí)現(xiàn)水的回收，供區(qū)域水系統(tǒng)循環(huán)使用或下游界外用戶取用;通過污水與污泥有機(jī)物的沼氣化和污水源熱能利用，回收熱能、電能;從污水或污泥中回收有價(jià)值的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，以及回收磷、氮、硫等有使用價(jià)值的礦物組分。通過已有技術(shù)的回歸與不斷完善，新技術(shù)和新設(shè)備在工程應(yīng)用層面的重大突破，以及運(yùn)行管理能力的提升，人員素質(zhì)及技能水平的提高，城市污水處理工藝技術(shù)將持續(xù)發(fā)展與不斷升級(jí)，呈現(xiàn)多樣化、集成化、智能化、精細(xì)化和個(gè)性化的特征，在源頭控制與管網(wǎng)功能改進(jìn)、碳氮分離與污泥高濃度厭氧消化、高品質(zhì)再生水生產(chǎn)與磷酸鹽回收、側(cè)流與主流工藝厭氧氨氧化等方面取得進(jìn)一步發(fā)展與技術(shù)突破，并成為未來城市污水處理系統(tǒng)的核心組成部分。

2 未來污水處理廠自控系統(tǒng)的革新

現(xiàn)狀是時(shí)間與人類智慧的積累，未來是現(xiàn)在的不斷發(fā)展與修正，回顧歷史過程，可以在一定程度上預(yù)知未來?；钚晕勰喾ㄕQ生百年之際，有人說到了該終止的時(shí)候了，有人說還會(huì)延續(xù)100年、500年，甚至更長(zhǎng)久的時(shí)間。曾經(jīng)在丹麥的一個(gè)污水處理廠，看到最古老的滴濾池在運(yùn)行，最新的厭氧氨氧化在建設(shè)，老舊泵房運(yùn)轉(zhuǎn)中，新擴(kuò)泵站將建成。20世紀(jì)70~80年代在德國和奧地利盛行的AB工藝，90年代之后基本沒有新增，但隨著污水能源化利用和厭氧氨氧化技術(shù)的發(fā)展，其A段作為碳氮分離的有效方法，現(xiàn)在又出現(xiàn)了回歸的發(fā)展趨勢(shì)。

1997年，我陪Poul Harremoes教授參觀紀(jì)莊子污水處理廠時(shí)，他很奇怪地問，你們污水處理廠怎么會(huì)種這么多高大的落葉樹木，不怕秋冬季落葉飄落在池子里面嗎?我說，我們有景觀綠化的指標(biāo)要求，落葉可以人工清理。后來注意到，北歐的污水處理廠特別注意節(jié)省人力，傾向于無人值守的發(fā)展方向，而在德國看到的是員工人數(shù)不低于國內(nèi)的污水處理廠人數(shù)，并且有不少博士和高級(jí)技師，此外，大學(xué)教授會(huì)與某個(gè)或若干個(gè)污水處理廠建立密切的聯(lián)系和長(zhǎng)期合作關(guān)系。

2009年，參觀美國華盛頓特區(qū)Blue Plain污水處理廠時(shí)，曾經(jīng)對(duì)他們的工藝流程感到不可思議，首先是20世紀(jì)50年代的高負(fù)荷活性污泥法去除全部有機(jī)物，然后是60年代的氨氮硝化，接著全部依靠外加甲醇的深度反硝化，后續(xù)出水過濾系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)也較原始，當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行自控系統(tǒng)更新?lián)Q代，目前這些工藝系統(tǒng)仍然照舊運(yùn)行。 發(fā)生的重大變化是，2015年該廠啟動(dòng)了全球規(guī)模最大的Cambi污泥熱水解和污泥高濃度厭氧消化系統(tǒng)，采用側(cè)流厭氧氨氧化技術(shù)，并匯聚歐洲和北美的科技力量，開展了主流工藝厭氧氨氧化技術(shù)的工程應(yīng)用研究。

因此，未來的污水處理廠自控系統(tǒng)到底應(yīng)該有一個(gè)怎樣的革新，是不太可能有確定性答案的，不同的人會(huì)有不同的想法，不同的地域會(huì)有不同的實(shí)踐，可以跨越歷史，但不可能切斷聯(lián)系，我們應(yīng)該鼓勵(lì)多樣化的發(fā)展、多樣化的實(shí)施模式，融入地域特色元素、考慮歷史文化背景、與人居及自然環(huán)境協(xié)調(diào)，做到能源化、資源化、生態(tài)化、景觀化、智能化和個(gè)性化，并成為科學(xué)研究與人文環(huán)境教育的基地。同樣，未來的污水處理廠人才需求將是復(fù)合型的管理人與經(jīng)理人，全能型的技術(shù)支持與服務(wù)團(tuán)隊(duì)，技能型的精細(xì)化運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，以及公眾認(rèn)知水平的顯著提高與廣泛參與。