专访中—荷未来污水处理技术研发中心:深耕中荷合作,致力于先进技术本土化,夯实生态+战略
2019-03-26 理念
导语:2016年10月,北京建筑大学、北京首创股份有限公司与荷兰代尔夫特理工大学共同成立了“中—荷未来污水处理技术研发中心”,签署谅解备忘录,旨在借助荷兰世界领先的理念与技术转化能力,帮助中国实现国际先进技术的转化与落地。为此,分别在北京建筑大学“北京未来城市设计高精尖创新中心”设立实验基地,在首创股份东坝污水处理厂建立中试基地。为跟踪了解该中心研究进展情况,本刊采访了吴远远博士。
中—荷中心主要团队成员从左到右依次为:许雪乔、殷立健、郝晓地、Mark van Loosdrecht,吴远远、李天宇、韩少科
中国给水排水:吴博士,这两年您在课题研究过程中对荷兰的水处理技术应该了解比较多,您认为荷兰水处理技术的哪些方面最值得我们学习?
吴远远:好的。相信水处理行业都知道,荷兰水处理技术一直在不断创新。从简单、适用的氧化沟技术到许多领先世界的技术(如厌氧颗粒污泥/UASB、EGSB、厌氧氨氧化/ANAMMOX、好氧颗粒污泥/AGS、资源回收等)都诞生于荷兰。这主要缘于荷兰独特的水务管理体制和务实的技术研发模式。这也是中—荷未来污水处理技术研发中心成立的初衷,不仅仅是对单一技术的引进,更重要是学习他们的水务管理与技术研发机制。
的确,荷兰污水处理有许多方面值得我们学习。在我们以脱氮除磷为目的进行污水处理升级改造技术选择的时候,荷兰大多运行20年以上的污水处理厂藉生物脱氮除磷工艺基本上都能实现TP<0.1mg/L、TN<5mg/L这样的出水指标。此外,国内近几年火热的智慧水务、水务大数据平台、精确加药、精准曝气等概念和技术,在荷兰早已落地成为现实。大多数荷兰污水处理厂已经配备了精准曝气、智能加药、自动脱泥系统、能耗管理控制等自动化系统,完全实现无人值守运行以及低能耗运行。荷兰每个污水厂至少配备一名高级数据工程师;基于单厂数据库管理系统,工程师可以根据实际情况(水质、水量、经济性角度等)开发出个性化控制方案和更有效的参数设置,以实现污水处理厂个性化经济运营。此外,荷兰水务局耗资超过1.5亿欧元,打造了Z-info系统;将荷兰300多座污水处理厂运行数据收集并文档化,可形成大数据平台。该项目于2008年开始启动,2013年完成,其间经过1次升级,最终于2017年完成投入使用。也就是说,荷兰污水管网数据也实现了文档化。而在这方面我们才刚刚起步,在正视差距的同时也备受鼓舞。显然,我国污水处理行业还有很大发展空间,未来十年将会是一个快速发展期。
图1 Z-info系统设计系统逻辑图
荷兰已完全具备了完善的污泥处理、处置体系;剩余污泥大都是多个水厂集中收集后进行浓缩→厌氧消化→焚烧的路线(见图2)。磷回收也成为污水处理单元一个环节;利用污泥厌氧消化后磷浓度增高之特点(可达~500mg/L),在厌氧消化后增加MAP装置,以鸟粪石等磷酸盐形式回收磷。以阿姆斯特丹污水处理厂为例,每天可生产2t鸟粪石等磷酸盐(每t价格为50~60欧元)。从污泥焚烧后残留灰分中回收磷也是荷兰污水处理厂常规作法。
图2 阿姆斯特丹污水处理厂俯视图(核心工艺BCFS—厌氧消化—焚烧)
中国给水排水:中—荷中心已经开展了哪些卓有成效的工作?在研究过程中碰到了哪些难题?
吴远远:中—荷中心已经开展了多项技术合作,包括好氧颗粒污泥、污水处理工艺建模、PNBC高排放标准污水处理技术、污水处理碳足迹核算模型构建、污水处理厂数据库管理系统等,并取得了一定成效。
(1)好氧颗粒污泥项目自2017年8月份启动,至今已1年多时间。这一项目对于我们来说难度较大,因为之前我们并没有相关技术背景。北京建筑大学郝晓地教授作为项目技术顾问,对我们起步以及后续试验帮助很大。整个项目从小试开始;仅历经半年,我们便开始中试放大试验;如今,生产性落地项目已经确定并立项启动。这个研发速度正是中—荷中心直接推动的结果。
(2)污水处理工艺建模课题得到了Mark van Loosdrecht教授、郝晓地教授、Sebastian Mejer博士的共同支持。生物建模技术在污水处理厂整个生命周期每个阶段都有着非常大的价值(如图3所示)。然而,为什么在欧美应用普遍的技术在中国却没有发展起来?在课题实施过程中我们始终在思考和探讨这个问题。以我们建模的某污水处理厂为例,实施过程中遇到了诸多问题,包括1)工艺复杂:投药点不确定、一、二期工艺线交织混杂、投药量不确定;2)设备故障率高:污泥脱水机、水下推进器等;3)进水波动大: 日进水负荷高峰规律与国外完全不同,水厂基本无应对措施;4)工艺运行过程中变动随意,无法达到稳态。因此,这就需要在工作的过程中不断应对挑战解决问题,建立适合于中国水质特点、运营特色的建模导则以及参数体系。
图3 生物建模技术在污水处理生命周期过程中作用
(3)PNBC污水处理技术研究从中试开始着手。该技术以实现反硝化除磷为核心,以减少脱氮除磷过程中的碳源使用量,这是针对我国低C/N比污水定向开发的技术。结果表明,出水可以稳定实现一级A、甚至京标A之水平,且TP去除仅仅依赖生物除磷。目前,项目也已经启动生产性项目落地工作。
图4 PNBC工艺中试研究处理效果
因此,课题设置以具有工程应用价值为导向,以适合中国特色水质水量为原则。在课题实施过程中,借助于顶尖的国际、国内智力支持,依托首创股份丰富的污水处理厂运营经验,缩短研发周期将产品推向生产性落地。
中国给水排水:你们如何能将艰难的跨国技术合作项目落到实处?有哪些心得?
吴远远:在中—荷中心实施过程中,曾经面临一些质疑。因此如何落到实处,让合作产生价值是首要问题。
这主要归于以下几点:
(1)公司强有力的支持。公司以培养人才为根本,打造了舒适的研发环境。首创股份拥有200+运营水厂,既有技术需求方也有技术应用地,在首创股份内部形成产学研的闭环回路,极大助力技术落地。
(2)顶级专家团队的智力支持。Mark van Loosdrecht教授工作态度认真严谨、专业知识储备丰富。在中—荷中心研发方向的引领、研发项目的实施均能给与明确、准确的建议。引领团队走在正确的道路上,促使团队快速成长。
(3)务实、广泛的技术合作。根据技术需求,中—荷中心积极拓展合作专家,需求务实、专业的合作对象。目前与南京工业大学精仪系、清华大学热能系等都在开展技术合作。在项目实施过程中,不模棱两可,遇到新的知识点,致力于寻求最专业的技术合作方。
(4)科研团队年轻化。中—荷中心的年轻人平均年龄27岁,以应届毕业博士、硕士为主,年轻人充满拼劲、干劲,学习能力强。没有已有技术包袱,易于接受新想法新事物,这对于研发工作来说至关重要。
中国给水排水:谢谢吴博士接受采访。祝愿中—荷中心行稳致远,取得更多的成果,更好地服务中国水行业。
吴远远:谢谢。
策划、采编:衣春敏
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审核:李德强