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污水处理行业的智慧水务

北极星水处理网  来源:GD科技简报  作者:蒲文鹏  2019/9/3 11:41:28  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:智慧水务 智能水表 污水处理行业 

经过这几来的实践,我们比较认可这样一个思路,就是在既有的专业分工下,先做子系统。如果说污水处理行业有它的专业特殊性,那么这些图10中子系统的专业特殊性会大大降低,也就很容易在市场上找到对应的应用软件。这里需要提一句,我国通用软件市场规模庞大,从业者和企业众多,是处于非常有利的用户超价值期,很容易买到物超所值的APP,建议大家多多利用。子系统的应用会比大系统应用方便很多,也很快就能看到效率的提升,这同时也是一个数据库积累和数字化工作习惯的养成过程。

当子系统的应用已经成熟,就有了在彼此之间打通数字化流程的基础。当这些流程的联系建立起来,距离集团级别的企业信息化平台也就一步之遥了。如图10,请大家注意,这种集成绝不是简单的拼凑,我这里用的是拼图片的互相咬合,代表着流程之间的管理逻辑和它们的通讯接口。

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在实践中,我们也有极端的例子,那就是先集成在大平台,然后用得不舒服,或是有特殊要求,把子系统再从大平台脱开的。这没有关系,未来还是能集成回来的。

上面这个集成过程并不是权宜之计,它是一种规律性的过程,是企业信息化集成的应走的路径。请看图11中的这个模型,(1)首先理清企业资源、活动和目标;(2)其次找到信息化的需求; (3)然后围绕这些需求去找(开发)应用;(4)然后把这些应用组合成企业的流程、功能和数据资源;(5),最后把上面的集成内容放在一个平台里,就是企业的信息化集成平台。

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不要认为,企业的信息化成熟可以跨越一个或多个阶段,应当事先规划好,一步一步来。跨越太大会很快让庞大的系统沦为虚壳,甚至带来商业风险。(比如说未解决子系统或者流程中的风险控制,就直接进到决策支持)企业信息化系统集成的各阶段都有其特征,有它们各阶段要建设的基础内容。为了方便大家理解,我把它们做了一一简化对应。

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在这里给出大家几条关于污水处理企业信息化的建议

·是污水处理行业信息化,不是信息化污水处理行业,水务工程师要努力学习信息化技术;

·信息化(数字化)的工作方式需要养成过程,不要在开始就建立庞大系统(集成平台);

·从功能或团队应用开始,逐步进展到集团平台,要有规划,细节上尤其要注重接口(API);

·为了保证贯彻与长效,要有专业分工或组织保障(信息化专业部门);

·全员参与,管理者更加不能置身于之外。

智慧水务是一个概念化十足的词汇,它不能用于准确的技术分类。但是现在业内但凡有点新的技术和产品都喜欢往这个概念里来装。精确曝气就常被扯到智慧水务的范畴中。在污水处理行业中,属于运营优化。

我们的团队在精确曝气领域已经研究了快一年了,在国际上相关文献和案例中找不到对应的词。对于曝气中的节能,本行业的工程师和科学家们也研究了几十年了。各有各的方法,最多的方法集中在氧气的传输效率这一领域。但是精确曝气不讲究这个,因此在它刚推出时显得有些玄虚,初期的实践成果也不好,以至于到现在还有许多业内的舆论,说“精确曝气没有用”。

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先不谈它有用没有用,我们先从技术门类把它讲通,最近我们连上了两套所谓“精确曝气系统”,它们的核心设备是如这图2中所示,很明显,精确曝气是污水处理厂的自动化控制技术,这样看来,也就不那么玄虚。

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精确曝气分解到可实施的技术点,关键是两点,一是精确的气体流量的分配与控制,二是溶解氧的实时控制。它们都与近年来传感器与仪表、变频风机和线性阀门这些硬件的进步与升级息息相关,也得益于污水处理厂的模拟与仿真技术、CFD技术等的应用。所以今天说的精确曝气与五年以前谈论这件事相比,具有完全不同的技术基础。

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以节能降耗为出发点的精确曝气,会为污水处理厂带来节电的效益,但是在从业者角度而言,意义应当远大于此。我们应当看到,这些新技术和装备的应用让污水处理厂工艺的可控性大大提升了。反之,如果我们只以投资效益来衡量这套系统,许多中小规模的污水处理厂就没有这样的提升机会。

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自动控制技术的进步让全厂无人干涉的控制在未来成为可能,还有两条也是必不可少的条件,那就是仪表的高可靠性和污水处理厂计算机仿真模拟技术日趋成熟。它们在一起合称为ICA技术(仪表、控制和自动化)。污水处理的ICA技术渐渐成为未来技术进步的主流,特别是在“智慧水务”的大口号下,对它的关注度已超过其它技术方向。

以ASM为代表的污水处理模型研究历程超过了50年,应用级别的模型推出时间也已超过了30年,我们已经看到了非常多的、实用性极高的模拟和控制应用案例。图5中是国外某厂的一个模拟结果,如果把经过率定(校准)的结果与实测值相比,会得到惊人的结果。这意味着,我们从没有像今天这样能准确地掌握污水处理的工艺流程。

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现在业内从没有像今天这样重视工艺的模拟和数学模型。“数学模型是一种结构化和严密的存储工艺知识的方式”,在这个意义上来说,数学模型就是“智慧”。

遗憾的是按照目前本行业(特别是在运营项目中)自动控制专业人材的配置水平,不仅不能获得应有的技术进步,连维持既有的系统控制水平都有难度。ICA的奠基者之一安德鲁斯教授在45年以前(1974)就说:“在大部分化学工程专业已经开设过程动力学和控制的课程,建议在环境工程专业开设污水处理系统动力学和控制的课程”。在今天看来我们只会感觉到醒悟和行动得太晚。

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坦率来讲,一个环境工程专业背景的工程师在运营期内能对工艺采取的调整手段并不丰富,但是如果让他具备了控制学的理论与技能,他看污水处理厂会是另外一番模样,不仅能在更高的维度来控制污水处理厂工艺,也具备了真正实现污水处理“全自动化控制”的基础。

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在ICA进步的过程中也会遇到暂时的门槛问题,前面已经谈到的投入的多少就不再说了。举例来讲,我们实施了精确曝气之后,仪表维护量的大幅攀升。以至于我们不得不给总经理建议,新增专职岗位的仪表技术人员和员工。虽说总的趋势是自控水平越来越高,但短期内新增的代价不一而足。

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污水处理行业的智慧水务未来会怎样,我想说,技术方向一点也不模糊。

下面是国际水协2017年ICA大会(是距今最近的一次会议)的议题,相当准确和清晰。随着污水厂上下游的联动,厂网河的一体化,智慧城市的融入,污水处理行业的智慧格局也会越来越大。会逐步走入“大数据”时代。

  • 传感器与仪表

  • 过程控制的模型与模拟

  • 控制系统

  • 探测与早期预警

  • 诊断系统

  • 全生命周期分析

  • ICA实践分享

  • 物联网

  • 数字安全

  • 大数据

  • 最后,回到这个问题。在经济驱动力(投资)不足的条件,污水处理行业的智慧水务该如何开展?我提供的建议是:

明心见性:要清楚我们欠自己这个行业应有的技术进步;

日就月将:每天多做一点,每年多投入一点,直到赶上时代。

谢谢大家!

原标题:污水处理行业的智慧水务

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