上個(gè)世紀(jì)70年代，國(guó)際上開(kāi)始有人探討將ICA技術(shù)（儀表、控制與自動(dòng)化）引入污水處理領(lǐng)域。標(biāo)志性的起點(diǎn)是1973年倫敦舉行的國(guó)際水協(xié)第一屆ICA技術(shù)會(huì)議，距今已50年。十年前，基于發(fā)展信息化和智慧城市的機(jī)遇，我國(guó)水務(wù)行業(yè)開(kāi)始向智慧化方向發(fā)展。

2022年，中國(guó)首次舉辦ICA國(guó)際水協(xié)系列會(huì)議，涉及污水處理運(yùn)行過(guò)程控制中的ICA、排水系統(tǒng)智能控制、基于智能檢測(cè)的軟傳感器、用于資源回收的ICA、溫室氣體減排的ICA、過(guò)程控制建模、數(shù)字孿生、人工智能在污水系統(tǒng)檢測(cè)和預(yù)測(cè)的應(yīng)用，以及新興污染物的監(jiān)測(cè)與控制。

水務(wù)不僅有污水處理還有飲用水的供給，還須保證水生態(tài)環(huán)境的安全，并實(shí)施水資源的合理配置與利用。為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)方面的目標(biāo)，我們需要做什么呢？

水資源的合理配置與利用?

水的循環(huán)要建立區(qū)域水環(huán)境的水源、雨水、再生水的水量/水質(zhì)信息庫(kù)和生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)用水的水量/水質(zhì)信息庫(kù)，兩個(gè)信息庫(kù)要能對(duì)得起來(lái)，才能做合理調(diào)配。

污水處理廠向資源能源中心的轉(zhuǎn)化

我國(guó)污水處理廠在發(fā)展過(guò)程中存在儀器化和自動(dòng)化的短板。歐美污水處理廠人員少，夜間可以無(wú)人值守，需要設(shè)備的可靠性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。我們的設(shè)備經(jīng)常出問(wèn)題，難以自動(dòng)化運(yùn)行和自動(dòng)化檢測(cè)，必須從制度上避免單純低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)以保證質(zhì)量。

污水處理中實(shí)現(xiàn)智能化，提高準(zhǔn)確性、預(yù)測(cè)性，需要理論模型和AI技術(shù)的結(jié)合。我希望污水處理廠能夠部分或全部轉(zhuǎn)化成資源能源中心。碳減排可以通過(guò)節(jié)能降耗，補(bǔ)上綠色能源的間接排放和碳分離，減少氧化、通過(guò)生物轉(zhuǎn)化成能源或者資源的直接排放來(lái)實(shí)現(xiàn)。多地已經(jīng)開(kāi)始實(shí)踐。

工藝技術(shù)是否能實(shí)現(xiàn)前端碳源分離，后端資源回收？在分離環(huán)節(jié)，超細(xì)格柵+膜可把前端的碳盡可能的分出去變成低碳污水，后續(xù)通過(guò)吸附回收磷，短程或厭氧氨氧化技術(shù)脫氮。從厭氧的角度，前面截留的碳源可產(chǎn)沼氣作為能源回用，但是根據(jù)住建部的評(píng)估，十萬(wàn)噸以下做沼氣并不經(jīng)濟(jì)，前端碳節(jié)流好并不能突破后端沼氣全面利用的瓶頸。

如果能夠通過(guò)加強(qiáng)水解產(chǎn)生高價(jià)值的碳源利用，可解決我國(guó)糧食資源緊缺的問(wèn)題。2021年我國(guó)糧食總量為8.5億噸，其中進(jìn)口1.6億噸。我國(guó)工業(yè)用碳源用糧占比達(dá)16%（約1.4億噸）。如果污水中的碳源能夠收集起來(lái)通過(guò)水解變成有用的工業(yè)碳源，可作為工業(yè)原料產(chǎn)出。

技術(shù)的瓶頸是高效水解微生物種群。將來(lái)可能通過(guò)合成生物學(xué)突破瓶頸，將污水處理廠轉(zhuǎn)變成資源中心，將減輕國(guó)家進(jìn)口糧食的壓力，具有戰(zhàn)略意義。

儀器化和智能化技術(shù)需求廣泛，如污水處理廠的加藥系統(tǒng)，需要機(jī)理模型、原理模型、工程模型和AI結(jié)合，復(fù)雜的工藝更需要精準(zhǔn)控制。從發(fā)展來(lái)講，水務(wù)行業(yè)要以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化、增進(jìn)實(shí)效為重點(diǎn)，推進(jìn)信息化、智能化是大趨勢(shì)。

從頂層對(duì)總體研發(fā)做好規(guī)劃需要五年到十年的時(shí)間。太遠(yuǎn)對(duì)于企業(yè)不太現(xiàn)實(shí)，太短又很難做出好的自主技術(shù)。很多技術(shù)要從應(yīng)用基礎(chǔ)做起，結(jié)合工程，利用北控水務(wù)與多家研究院校合作的基礎(chǔ)，企校分工合作，將基礎(chǔ)研究放到學(xué)?；蜓芯繂挝?，在企業(yè)做工程化研發(fā)和轉(zhuǎn)化，研發(fā)出企業(yè)真正能用的高水平裝備和技術(shù)。