污水廠過程控制的數(shù)據(jù)驅(qū)動力
在和污水廠同行之間交流的時候，經(jīng)常會遇到雖然出水超標(biāo)，但是超標(biāo)原因無法說清楚的問題；或者出現(xiàn)工藝異常，但是找不到誘發(fā)異常的原因；或者一些大家都所共知的原因，解決辦法也明確，但是就是成效甚微。所有的這些異常工況，都反應(yīng)出一線運行人員對工藝本身的理解和探究不夠深入，找不到合理的工藝解釋，只能任由微生物本身的自我修復(fù)，人工干預(yù)的效果基本無法顯現(xiàn)。
綜合和對比這類情況，比較容易顯現(xiàn)的就是工藝管理人員對污水廠自我工藝過程的掌控度不夠，沒有完全的將污水廠的整個處理過程實施完全的監(jiān)控。污水處理的過程是一個較為復(fù)雜的微生物的處理系統(tǒng)，對運行管理人員來說，首先是要了解基本的污水處理的理論，污染物去除的基本機理。但在實際中，了解基本原理還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以應(yīng)付現(xiàn)場復(fù)雜多變的工況，更需要管理人員對污水處理的過程進行更深入的了解和把控。
污水處理是一個流程化的處理，根據(jù)出水水質(zhì)的判斷是結(jié)果判斷，是后置的反饋判斷，當(dāng)處理體量較大時，結(jié)果的反饋判斷是根據(jù)出水水質(zhì)的超標(biāo)來倒推工藝的異常，繼而采取相應(yīng)的工藝管控措施，從現(xiàn)在環(huán)保監(jiān)管實時性來說，這種反饋型的工藝管控已經(jīng)不能滿足處理工藝穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此對污水處理的管控從結(jié)果向過程轉(zhuǎn)移是穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的結(jié)果導(dǎo)向的必然趨勢，也逐漸成為污水廠的運行管理的基本要求，成為了污水廠運營管理人員需要深化的技術(shù)管理能力。
如何實現(xiàn)過程控制，在水質(zhì)未發(fā)生變化之前，運行人員如何在過程中發(fā)現(xiàn)可能引起水質(zhì)超標(biāo)的異常工況？污水處理的過程涉及的工藝硬件環(huán)節(jié)眾多，這些以串聯(lián)形式結(jié)合的眾多環(huán)節(jié)中可能誘發(fā)的故障以幾何級數(shù)的數(shù)量級變化，運行人員在依靠原有的粗放式的管理，往往顧此失彼，無法實施有效合理的管理和調(diào)配，工作量大，疲于收拾殘局，而提升管理成為空談。污水處理的核心的生物處理環(huán)節(jié)，隨著環(huán)保監(jiān)管指標(biāo)的不斷增多，具體指標(biāo)的不斷嚴(yán)苛，對核心生物環(huán)節(jié)需要考慮的因素也越來越多，在僅僅考核COD時，只需要考慮活性污泥濃度MLSS、溶解氧DO足夠即可，增加了氨氮、總氮的考核以后，需要考慮反硝化的兼性環(huán)境下的溶解氧DO的控制，還要增加硝化液內(nèi)回流比例的控制，更深入的還有監(jiān)管硝酸根和亞硝酸根的變化來評估硝化和反硝化的效果，增加了糞大腸菌群以后，還要考慮消毒劑的有效消殺作用，控制合理的消毒劑的投加量，避免過多的消毒劑投加誘發(fā)超級細(xì)菌的滋生。
可以說更多更復(fù)雜的污水廠監(jiān)管的指標(biāo)體系，對污水處理提出了非常高的要求，污水廠運行管理人員需要不斷的增強對處理過程的認(rèn)知和控制才能實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管。如何面對復(fù)雜污水處理流程和核心的生物處理體系，該以什么樣的角度來切入污水廠的過程控制，或者是管理人員在拋棄原有的粗放的，經(jīng)驗式的管理之后，選擇什么樣的思路來從結(jié)果轉(zhuǎn)換為過程控制呢？
當(dāng)今社會，數(shù)據(jù)化已經(jīng)成為現(xiàn)代技術(shù)帶給每個人極大生活便利的窗口，人們越來越多的通過數(shù)據(jù)的描述來認(rèn)知周邊世界，節(jié)省了人們依靠自我感知來熟悉周邊的時間，從而做出更為精準(zhǔn)的判斷。數(shù)據(jù)化的便利已經(jīng)被人們認(rèn)可，而對于污水廠的盲目和被動的管理來說，數(shù)據(jù)化是扭轉(zhuǎn)管理控制的必然手段，數(shù)據(jù)化將成為污水廠過程控制的驅(qū)動力，沒有數(shù)據(jù)的支撐，是無法實現(xiàn)精準(zhǔn)的污水廠的過程控制的。
在工藝流程的控制上來說，數(shù)據(jù)化是跨越原有的救急式，彌補式的管理的重要手段，例如將每日剩余污泥排放量進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，通過剩余污泥的推演計算污泥齡，從污泥齡判斷微生物系統(tǒng)的老化程度，從而進行合理的工藝調(diào)控；對設(shè)備運行時間的統(tǒng)計，合理調(diào)配設(shè)備的運行周期，確保設(shè)備的運行均衡，從而使設(shè)備效能最大化的發(fā)揮，這需要設(shè)備的基礎(chǔ)運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算。數(shù)據(jù)化使管理不再處于盲目，高效的管理依賴生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。
從水質(zhì)的精準(zhǔn)管理來說，對于各個流程階段的數(shù)據(jù)化描述，是實施過程控制的首要前提，這個在很多污水廠都已經(jīng)有了深入的應(yīng)用，比如通過不同階段的溶解氧的檢測，進行功能區(qū)域里的微生物環(huán)境的控制，來保證各個階段的污染物的去除；又或者通過監(jiān)測ORP的變化，判斷各個功能區(qū)域的硝化和反硝化，厭氧生物釋磷和好氧生物聚磷的進行程度，預(yù)先判斷出水水質(zhì)是否超標(biāo)，生物處理的復(fù)雜性不言而喻，通過可測量的數(shù)據(jù)來對生物處理進行宏觀的描述，使運行人員對生物處理實施有效管控，實現(xiàn)真正意義上的生物處理的過程控制。
成本管理上，我們需要全面的數(shù)據(jù)支撐，電力、藥劑的消耗日益牽動每個污水廠管理者內(nèi)心，粗放和無統(tǒng)計的對原料和能源的消耗，必然造成成本的無法控制。通過數(shù)據(jù)來描述電力和藥劑的消耗，使管理者可以深入到原料的使用過程中進行消耗判斷，結(jié)合工藝數(shù)據(jù)進行合理的管控，實現(xiàn)成本的有效控制。
在即將到來的全球性的碳中和時代，污水廠處理制定的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需要對污水廠的碳足跡，溫室氣體排放和控制，能源的減少、平衡和自給上深入挖掘，這些需要對污水處理過程進行更精準(zhǔn)的描述和評估，精準(zhǔn)的描述離不開數(shù)據(jù)的支撐，數(shù)據(jù)將在污水廠的未來發(fā)展藍(lán)圖上越來越起到重要的作用。
過程控制是污水廠現(xiàn)階段高標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)管環(huán)境下的必然之路，而數(shù)據(jù)化成為過程控制的重要的驅(qū)動力，更為全面的數(shù)據(jù)體系，使污水處理的過程控制更為精準(zhǔn)和高效，也使技術(shù)人員從滯后的反饋型管理轉(zhuǎn)向前置性管理，數(shù)據(jù)在未來污水廠的運行的過程控制中，是重要的驅(qū)動力。
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