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張泳(1971-)
男,高級(jí)工程師,注冊(cè)電氣工程師,現(xiàn)任天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院給排水分院電氣自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人,青年首席設(shè)計(jì)師。1993年畢業(yè)于重慶建筑工程學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè),2002年獲得天津大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位。從參加工作以來(lái),一直從事市政工程中的電氣、自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作,具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),擔(dān)任多項(xiàng)大型市政工程、重點(diǎn)項(xiàng)目的專業(yè)負(fù)責(zé)人(鄭州市污水處理廠、石家莊橋西污水處理廠中水回用、湖北省宜昌市三峽壩區(qū)固體廢棄物處理場(chǎng)、天津市咸陽(yáng)路污水處理廠、安哥拉萬(wàn)博市供水系統(tǒng)改造、鄭州市馬頭崗污水處理廠、咸陽(yáng)路污水處理廠升級(jí)改造工程、中新天津生態(tài)城污水庫(kù)治理、天津市張貴莊污水處理及再生利用工程等),并有針對(duì)性地提出了若干控制策略指導(dǎo)工程實(shí)踐。
“十二五”期間,我國(guó)將投入的污水處理廠建設(shè)規(guī)模約3000~5000萬(wàn)噸,預(yù)測(cè)水務(wù)市場(chǎng)的年增長(zhǎng)率不低于15%。同時(shí),環(huán)保部專家指出,“十二五”期間,我國(guó)環(huán)保總體戰(zhàn)略將從“十一五”的“控源減排”向“減負(fù)修復(fù)”過(guò)度,已建成的污水處理廠同時(shí)要加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)的監(jiān)管,包括污水處理廠負(fù)荷率的提升、污水收集管網(wǎng)的完善、污泥處理處置設(shè)施的建設(shè)運(yùn)行,再生水的利用。水工業(yè)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)和壯大為自動(dòng)化企業(yè)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇,自動(dòng)化技術(shù)將解決污水處理、污泥處理、污水再生利用的過(guò)程控制,信息化、智能化管理,為減少水資源的浪費(fèi),實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用,修復(fù)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮重要的作用。對(duì)此,筆者采訪了天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院高級(jí)工程師張泳,他就目前我國(guó)市政水處理行業(yè)發(fā)展、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用情況及未來(lái)機(jī)會(huì)等方面為我們進(jìn)行了詳細(xì)的講解。
解讀“十二五
“十二五”規(guī)劃綱要中,明確提出要加大環(huán)境保護(hù)力度,落實(shí)減排目標(biāo)責(zé)任制,強(qiáng)化污染物減排和治理,增加主要污染物總量控制種類,加快城鎮(zhèn)污水、垃圾處理設(shè)施建設(shè)。同時(shí)要完善環(huán)境保護(hù)科技和經(jīng)濟(jì)政策,建立健全污染者付費(fèi)制度, 建立多元環(huán)保投融資機(jī)制,大力發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè)。天津市政研究設(shè)計(jì)院工程師張泳認(rèn)為,從上述闡述中,可以解讀出:(1)城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的建設(shè)要加快。雖然近年來(lái)我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理能力快速增長(zhǎng),污水處理率有明顯提高,但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比、與水資源消耗總量及水資源的重復(fù)利用總量相比,污水處理設(shè)施的建設(shè)依然存在較大的差距,欠賬還較多。(2)增加主要污染物總量控制種類,即水處理行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要提高。我國(guó)現(xiàn)有的污水處理設(shè)施,大部分按照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978中規(guī)定的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),對(duì)出水的主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括:COD、BOD、SS、總氮、氨氮、總磷、色度、pH、糞大腸菌群等指標(biāo),而對(duì)其他指標(biāo)一般不做監(jiān)測(cè)。增加主要污染物總量控制種類,必然帶來(lái)處理工藝和相關(guān)設(shè)備、技術(shù)的調(diào)整和變化。(3)建立健全付費(fèi)制度, 建立多元環(huán)保投融資機(jī)制,發(fā)展環(huán)保產(chǎn)業(yè),意味著今后以政府作為投資主體的水處理項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營(yíng)方式,將轉(zhuǎn)變?yōu)橐云髽I(yè)等多元化投資為主,市場(chǎng)化運(yùn)作的模式。新建項(xiàng)目將主要以BOT方式建設(shè)、運(yùn)營(yíng),現(xiàn)有項(xiàng)目將通過(guò)TOT方式轉(zhuǎn)讓、運(yùn)營(yíng)。
自動(dòng)化系統(tǒng)商機(jī)巨大
在我國(guó)現(xiàn)有的市政水處理工程中,污水處理廠通常采用PLC作為現(xiàn)場(chǎng)站的主控制器,輔以人機(jī)界面、水質(zhì)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及顯示儀表,而從整個(gè)公司(水務(wù)集團(tuán)) 的管理層面而言, 又往往應(yīng)用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行宏觀的指揮、調(diào)度和管理,達(dá)到“集中指揮,分散控制”的效果和要求。張泳告訴記者,對(duì)于市政水處理自動(dòng)化市場(chǎng),尚未有直接的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。但是據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),“十一五”期間,我國(guó)年新增污水處理能力大約為750億至900億噸,對(duì)應(yīng)的年設(shè)備價(jià)值超過(guò)130億至160億元人民幣。通常我們把水處理工程中的儀表、控制和自動(dòng)化技術(shù)作為水處理工程中自動(dòng)化系統(tǒng)的組成,如果按此組成測(cè)算,“十一五”期間,用于污水處理的自動(dòng)化系統(tǒng)的年設(shè)備價(jià)值超過(guò)13億至24億元人民幣。而在各地對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造、污水再生利用項(xiàng)目中,自動(dòng)化系統(tǒng)也存在著巨大的商機(jī)。
差距依然明顯
水處理是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,同時(shí)由于國(guó)內(nèi)水處理行業(yè)的特點(diǎn)和經(jīng)營(yíng)模式,往往需要進(jìn)行多層次、多步驟的控制管理。從實(shí)現(xiàn)各種步驟與功能的現(xiàn)場(chǎng)站,到污水處理廠(運(yùn)營(yíng)),到上一級(jí)的管理公司(水務(wù)集團(tuán)),再到相關(guān)的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)(環(huán)保部門),涵蓋了控制、執(zhí)行、調(diào)度、管理、診斷、監(jiān)測(cè)等多種功能和任務(wù),現(xiàn)代的水處理工業(yè)如果脫離了自動(dòng)化技術(shù),可以說(shuō)根本無(wú)法有效運(yùn)轉(zhuǎn),更無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定、安全可靠等方面的高要求。
我國(guó)從成套引進(jìn)、借鑒國(guó)外自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù),到根據(jù)不同的水處理工藝流程,自主選擇、設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)化系統(tǒng),應(yīng)該說(shuō)進(jìn)步很快,但依然存在一定的差距。
在國(guó)外水處理行業(yè)中,理想的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)該包括四個(gè)功能部分:(1)高素質(zhì)的團(tuán)隊(duì),對(duì)系統(tǒng)和處理廠具有較深的認(rèn)識(shí),可以不斷促進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展。(2)完善的監(jiān)控系統(tǒng),可以收集、處理和顯示數(shù)據(jù);發(fā)現(xiàn)并消除異常;分析和判斷。(3)滿足運(yùn)行目標(biāo)的控制系統(tǒng)。(4)可以收集大量過(guò)程信息的儀表系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)水處理行業(yè)在上述自動(dòng)化系統(tǒng)的四個(gè)功能中的第二項(xiàng)功能上有所欠缺,主要是分析和判斷不具有針對(duì)性和指導(dǎo)性,第一和第三項(xiàng)功能基本未實(shí)現(xiàn)。沒(méi)有一個(gè)促進(jìn)水處理自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展的環(huán)境和機(jī)制,未產(chǎn)生高素質(zhì)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。由于沒(méi)有高素質(zhì)的研發(fā)團(tuán)隊(duì),也就無(wú)法設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出滿足運(yùn)行目標(biāo)的控制系統(tǒng)。這與國(guó)內(nèi)過(guò)去水處理行業(yè)的投、融資體質(zhì),運(yùn)營(yíng)與收費(fèi)模式有關(guān),也和國(guó)內(nèi)水處理行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用相互脫節(jié)有關(guān)。
要想縮短和消除這種差距,張泳認(rèn)為,一方面應(yīng)該加大引進(jìn)工作。一直以來(lái),國(guó)內(nèi)對(duì)國(guó)外先進(jìn)水處理工藝技術(shù)、設(shè)備、儀表的引進(jìn)和使用較積極,但是對(duì)于國(guó)外在水處理行業(yè)中的先進(jìn)控制系統(tǒng)(策略)引進(jìn)較少,一般僅僅停留在對(duì)于溶解氧(DO)的控制,而目前國(guó)外開(kāi)發(fā)了許多諸如SRT(泥齡)控制、硝化液回流控制、污泥回流控制、化學(xué)除磷控制等過(guò)程單元控制系統(tǒng),同時(shí)在控制算法上,采用了自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等控制策略。這些控制系統(tǒng)和控制策略,對(duì)穩(wěn)定出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),降低運(yùn)營(yíng)成本具有重要的作用。另一方面,應(yīng)該在行業(yè)協(xié)會(huì)的推動(dòng)和引導(dǎo)下,建立自己的開(kāi)發(fā)體系和機(jī)制,特別是針對(duì)現(xiàn)有污水處理項(xiàng)目, 完善控制系統(tǒng),提升控制策略。同時(shí),設(shè)計(jì)、生產(chǎn)(系統(tǒng)集成商)、用戶應(yīng)密切聯(lián)系,從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段起,就設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用一個(gè)滿足運(yùn)行目標(biāo)的控制系統(tǒng)。更進(jìn)一步,應(yīng)該形成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)者與使用者風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān),利益共享的格局。