让水流“听话” 长沙这个科研团队专解水处理“疑难杂症”

　　长沙晚报全媒体记者 徐运源 通讯员 杨楚彬 朱文敏

　　30多人的科研团队，平均年龄30多岁但高级职称占比80%以上，他们聚焦安全供水、城镇污水、工业废水和水环境综合治理开展水处理过程与装备研究和应用，近两年形成具有自主知识产权创新技术6项，成果广泛应用于城镇供水厂提质、城镇污水厂提标、工业废水处理等领域……日前，记者走进长沙市水处理过程与装备技术创新中心，被这一年轻团队的创新成果所深深吸引。

　　据了解，从2020年起，长沙市科技局在本市经济社会发展的战略性重大关键技术领域布局了一批市级技术创新中心。依托中机国际工程设计研究院有限责任公司组建的长沙市水处理过程与装备技术创新中心（以下简称“技术创新中心”），在前不久的专家验收评审会上获得了“整体技术先进”的评价。

　　让偷懒“走捷径”的水流“听话”

　　水处理是与人们生活息息相关的民生工程。近年来，我国在安全供水和水环境保护方面取得突出成绩的同时也面临诸多挑战，比如现有污水处理技术和装备水平难以满足越来越严格的排放标准要求；水处理设施的设计、建设、运营管理多依赖于经验，能耗药耗水平居高不下。

　　在此背景下，技术创新中心将大数据、云计算、数值仿真等新兴信息技术与水处理技术深度融合，在行业内率先系统性开展了水处理数值仿真技术的研究与工程应用，推动水处理从经验模式向科学量化模式转变，实现提质、提标和节能降耗。

　　“传统的水处理项目多数按行业规范推荐参数范围设计，取值范围比较广，往往固化于某一特定的水质特征，运行管理也依靠经验。而实际上，一个项目的水量和水质一年四季都有波动变化，这导致的结果就是能耗高、药耗高。”技术创新中心主任蒋剑虹介绍，水处理数值仿真技术，通过计算机模拟手段对项目进行精准设计和性能优化，对未来可能出现的复杂工况模拟预判，并提出解决方案。它将问题的发现和解决提前，从而制定科学的建设方案，实现处理效果的同时，有效节约建设投资和运行成本。

　　如今，这一技术创新成果在40多项市政给排水项目中应用，为市政水务行业的高标准建设和实现高效、安全、精准运行作出重要贡献。水处理项目用传统方式解决不了的问题，找到技术创新中心团队获得解决的故事有“一箩筐”。

　　长沙经开区城东（黄花）污水处理厂就是该成果的受益者。通过对该厂水解酸化池的现状进行CFD（计算流体力学）仿真模拟分析发现，进入池子里的水存在短流，即刚进入池内就“走捷径”，很快速地从池子里流出去，严重影响处理效果。对症下药加装该中心开发的精准流场调控装置后，进入池子的水流变得“听话”，能够充分与池底污泥混合后均匀地通过填料层，最后流出，极大地提升了污染物去除效果。

　　“仿真技术就是把以前搞不清楚的水处理细节定性定量的仿真分析出来。有用户形容我们是专治‘疑难杂症’的‘专科医院’。”90后的技术创新中心仿真研究室主任樊佳笑着说。

　　降伏“污水中的难降解有机物”

　　在污水处理中，难降解有机物是行业内公认的最难搞定的对象之一，它具有生物毒性、环境持久性等特征，广泛存在于化工、印染、制药等行业废水中，如果不处理，会通过食物链进入生物体，并逐渐富集，不仅危害整个生态系统，最后还会进入人体，危害人类健康。

　　“对于难降解有机物的污水，传统方法一般采用高级氧化技术，大都反应条件比较苛刻，操作管理复杂，运行成本比较高。”技术创新中心水处理技术与装备研究室主任陶霞介绍。

　　蒋剑虹和团队又迎来了新的艰巨任务——“含难降解有机物的污水同步脱氮除磷关键技术及应用”项目攻关。

　　“我们先把难降解有机物毒性降低，然后变成可生物降解，最后变成可利用的微生物营养来消化处理。这样的好处是不仅在源头就降解并利用了，还可以大大降低处理成本。”蒋剑虹说。

　　经过团队集体协作，该技术攻克了污水中难降解有机物资源化难题，出水水质优于国内及欧美发达国家当前最严格的排放标准，处理污水的耗电量、污泥产量等优于国内先进水平，主要技术经济性能达到国际先进水平。目前，仅此一项技术就获得授权专利15件，在18个项目中应用，年处理污水超4亿吨，年节约处理成本8000万元。该成果也因此获得2021年湖南省科学技术进步奖二等奖、2021年中国机械工业科学技术奖二等奖。

　　浏阳市永安污水处理厂是湖南恒凯环保科技投资有限公司投资建设运营的污水处理厂之一，该污水厂进水70%以上为工业污水。该公司总裁邢汉君介绍，采用了技术创新中心的技术成果后，永安污水处理厂的加药量明显降低，污水厂出水稳定达标。与此同时，污水厂节能效果明显，污水处理的能耗比同类项目的国内先进水平还低25%。厂区生产用水采用处理后中水回用，年节约自来水100多万吨。

　　减污降碳协同，实现水处理“又好又快”

　　有业内人士指出，水处理行业作为环保领域最大体量的产业，碳排放量高达全社会总排放量2%左右。因此，如何实现“减污降碳协同”从一开始就成为技术创新中心发力的方向。

　　“传统方式减污（提高污染物去除）的同时增加了碳排放，因为不可持续，现在国家提倡‘减污降碳协同’。我们通过技术和装备的研发，以及仿真技术的引入，力争实现减污降碳同步，水处理‘又好又快’。”蒋剑虹说。

　　“看到自己所研究的东西落地并产生了效果，这就是我们保持动力的源泉”“有些实验不能停，只能24小时轮流上”“自主创新没有效仿的案例，经常碰到颠覆传统认知的事”……中心这群平均年龄30多岁高级职称却占比80%以上的科技工作者，在科研道路上痛并快乐着，目前正全力开发污水厂智慧管控平台。

　　届时，通过这一数字化平台，可以查看到跟污水处理厂实际场景一模一样的环节，包括每一根管道、每一个阀门，通过仿真预测及精准控制，从而进一步提升出水水质，降低运行能耗。

　　“我们的远景目标是打造‘一基地三平台’，即技术创新研究基地、技术服务平台、产学研合作研发平台和科技成果转化平台，形成技术集成，促进新兴产业发展。”蒋剑虹展望道，节能环保被列为湖南省“十四五”战略新兴产业、制造强省重点产业，中心将通过技术创新推进市政水务行业数字化转型和绿色低碳发展，助推长沙环境治理技术及应用产业链发展，为新型城镇化和智慧城市建设添砖加瓦。