直接經(jīng)濟效益7億多元、廢水重復(fù)利用率可達六成……廣州中國科學院沈陽自動化研究所分所（以下簡稱“廣州沈自所分所”）智能工廠技術(shù)研發(fā)中心主任于廣平博士帶領(lǐng)團隊扎根南沙九年，沉心在印染廢水里“淘金”，通過精細化的智能管控技術(shù)為工業(yè)企業(yè)廢水處理盤算出一筆漂亮的經(jīng)濟賬。
該團隊研發(fā)的印染廢水智能管控關(guān)鍵技術(shù)，已在全國30多家企業(yè)投入應(yīng)用，日前榮獲2019年度廣東省科學技術(shù)獎科技進步二等獎。他們?yōu)橛∪緩U水處理流程引入大數(shù)據(jù)技術(shù)和先進控制算法，研發(fā)出國際領(lǐng)先的檢測儀表，讓廢水處理廠擁有更靈活的“大腦”和更精密的“眼睛”，有效減少了藥耗、電耗等成本。
在南沙大型紡織印染企業(yè)互太（番禺）紡織印染有限公司，這套智能管控系統(tǒng)一年就能節(jié)省超1000萬元的廢水處理費用，成為南沙工業(yè)企業(yè)技術(shù)升級改造進程中的產(chǎn)學研合作典范。
研發(fā)檢測儀表 “看”透水質(zhì)動態(tài)變化
紡織印染企業(yè)是傳統(tǒng)的“用水大戶”。從各個印染車間不定時排放出的廢水里，含有大量染料、助劑、油劑、酸堿、纖維等雜質(zhì)，水質(zhì)復(fù)雜多變，處理起來并不容易。一般而言，印染廢水的凈化需要經(jīng)過物化處理、生化處理、深度處理三個步驟，將COD（化學需氧量）、氨氮等指標降到排放標準以內(nèi)。
準確地掌握水質(zhì)動態(tài)變化
其中，靠微生物降解有機物的生物反應(yīng)環(huán)節(jié)是一個典型的大滯后過程，耗時最長，需要經(jīng)過數(shù)小時才能檢測到廢水的處理效果，中間狀態(tài)難以及時感知。“這就好比洗澡的時候，皮膚感覺水太燙了，但過了半天大腦才收到信息，這時候再調(diào)水溫就太晚了。”于廣平打了個比方。
準確掌握廢水水質(zhì)和微生物活性的動態(tài)變化，是實現(xiàn)精細調(diào)控的前提之一。為此，他和團隊研發(fā)了兩套檢測儀表，分別實現(xiàn)COD、氨氮等多水質(zhì)參數(shù)的在線檢測和微生物活性的動態(tài)評估，提前了解微生物“要干的活兒多不多、難不難”，以及“干活效率高不高”。
用“眼睛”看數(shù)據(jù)
“檢測儀表相當于整個智能管控系統(tǒng)的‘眼睛’，只有及時看到數(shù)據(jù)，‘大腦’才能作出決策反應(yīng)，調(diào)整加藥量或微生物供氧量。”于廣平說道，其中微生物活性檢測在15分鐘內(nèi)便可快速獲知結(jié)果，一改往常結(jié)果反饋大滯后的難題，為后續(xù)生化反應(yīng)調(diào)控打下基礎(chǔ)。經(jīng)相關(guān)專家組評價，該檢測儀表已經(jīng)達到國際領(lǐng)先技術(shù)水平。
廢水可生化性在線檢測分析儀（微生物活動在線檢測裝置）示意圖
“大腦”自動匹配，精準加藥不過量
印染廢水處理環(huán)節(jié)的工藝優(yōu)化，是廣州沈自所分所團隊取得的另一項關(guān)鍵技術(shù)突破。
傳統(tǒng)的廢水物化處理中，往往會過量添加藥劑，以確保最惡劣的水質(zhì)情況也能穩(wěn)定達標，藥劑成本可占到廢水處理總費用的一半。此外，成本支出的大頭，還包括生化環(huán)節(jié)供氧風機的用電。于廣平發(fā)現(xiàn)，精細控制好這兩塊的工藝流程，可以大幅降低廢水處理成本。
印染廢水處理遠程智能管控系統(tǒng)
在互太紡織的廢水處理廠內(nèi)，他們搭建起智能化管控系統(tǒng)，將過往的水質(zhì)數(shù)據(jù)、對應(yīng)的加藥和供氧方案、處理效果記錄下來。“通過大數(shù)據(jù)和先進過程控制算法，廢水一進入廢水處理廠，系統(tǒng)馬上就能自行匹配歷史工況數(shù)據(jù)，調(diào)用對應(yīng)的處理過程優(yōu)化控制模式。”于廣平介紹，這是系統(tǒng)“大腦”的決策過程，自動確定優(yōu)化設(shè)定值，通過基礎(chǔ)回路控制實現(xiàn)對藥量、微生物供氧量的動態(tài)調(diào)控，減少浪費。
值得一提的是，該系統(tǒng)還能“復(fù)盤”廢水處理各個環(huán)節(jié)，持續(xù)調(diào)整優(yōu)化各類設(shè)定值。據(jù)統(tǒng)計，互太紡織廢水處理廠應(yīng)用了這套印染廢水處理智能管控關(guān)鍵技術(shù)后，藥劑用量減少30%，廢水回用率達到60%，節(jié)能降耗效益顯著，每年節(jié)省的廢水處理人力、藥耗、電耗等成本合計超過1000萬元。
印染廢水處理智能管控現(xiàn)場
“成為業(yè)內(nèi)工藝專家”，直接經(jīng)濟效益超7億元
數(shù)據(jù)
如今，廣州沈自所分所印染廢水處理智能管控關(guān)鍵技術(shù)已在廣東溢達紡織、佛山佳利達環(huán)�？萍脊煞萦邢薰�司等全國30多家企業(yè)獲得應(yīng)用，并出口至“一帶一路”沿線國家，應(yīng)用該技術(shù)的廢水處理規(guī)模達3.6億噸/年，直接經(jīng)濟效益超過7億元。
從2011年扎根南沙至今，于廣平和團隊的技術(shù)成果轉(zhuǎn)化之路迎來了第九個年頭。從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)學研合作的探索并不輕松。
“企業(yè)熟悉行業(yè)工藝，但未必了解你的技術(shù)，要跟他們對話，我們首先要成為業(yè)內(nèi)的工藝專家。”于廣平認為，科研院所為企業(yè)提供的技術(shù)也并非越超前越好，這同樣要跟企業(yè)的實際需求相平衡。“這是一個需求驅(qū)動的過程，從這個角度看，是企業(yè)在引導我們的技術(shù)發(fā)展。”
他透露，項目團隊目前開發(fā)出了“中科智穗云-綜合環(huán)保智能管控云平臺”，集成線下線上的智能化管控技術(shù)，除印染廢水處理之外，還支持廢氣處理、固廢處理、流域治理等應(yīng)用場景，有望開拓更大的環(huán)保行業(yè)市場。
編輯：劉嘉欣
來源：南沙區(qū)融媒體中心
文字：余麗穎
圖片：李夏同
原標題：《污水“淘金”，年“賺”千萬？！》