2017年11月11日，由中國(guó)城市污水處理概念廠專家委員會(huì)、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院主辦，江蘇?。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、北京金控?cái)?shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司承辦的污水處理未來(lái)自動(dòng)化國(guó)際研討會(huì)在清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院報(bào)告廳舉行。
? ? 來(lái)自ICA領(lǐng)域的近200位高校、企業(yè)代表集聚一堂，啟發(fā)與描繪未來(lái)污水處理廠自動(dòng)化領(lǐng)域自控的設(shè)備儀表控制，系統(tǒng)模型等前景，一同探討自動(dòng)化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展。
? ? 作為“中國(guó)城市污水處理概念廠”系列活動(dòng)，研討會(huì)邀請(qǐng)到了包括國(guó)際上ICA（污水系統(tǒng)的儀表、控制和自動(dòng)化）的創(chuàng)始人古斯塔夫?奧爾森教授在內(nèi)的6位專家就污水處理自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)表深度報(bào)告。
? ? 研討會(huì)由清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院公共研究平臺(tái)主任邱勇主持。本次活動(dòng)還得到了IWA國(guó)際水協(xié)會(huì)、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究中心、中持水務(wù)股份有限公司、江蘇省環(huán)保裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心、《給水排水》、水世界的大力支持。
? ? 來(lái)自瑞典王國(guó)隆德大學(xué)的榮譽(yù)教授古斯塔夫?奧爾森教授以“智能化水處理-ICA技術(shù)發(fā)展的40年”為題，從物質(zhì)流、能量流及信息流三個(gè)維度介紹了ICA技術(shù)。
? ? 奧爾森教授以三個(gè)問(wèn)題帶領(lǐng)聽(tīng)眾進(jìn)入ICA設(shè)置的場(chǎng)景，即為什么要使水處理更加智能化？如何達(dá)到這個(gè)目標(biāo)？需要什么條件？他通過(guò)對(duì)ICA技術(shù)40年歷程的回顧，指出ICA的內(nèi)涵包括五個(gè)方面的內(nèi)容。第一，它研究的是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；第二，系統(tǒng)存在進(jìn)水的負(fù)荷擾動(dòng)；第三，系統(tǒng)需要在線傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；第四，利用反饋信息來(lái)提高工藝性能；第五，系統(tǒng)可控。
? ? 作為ICA的創(chuàng)始人，奧爾森教授參與并見(jiàn)證了水處理自動(dòng)化的發(fā)展歷程，他本人就是一部水處理自動(dòng)化的歷史，曾任《水科學(xué)與技術(shù)》雜志的主編、IWA(世界水協(xié)會(huì))委員會(huì)主席，同時(shí)也是清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院的客座教授，可以說(shuō)是一個(gè)水處理自動(dòng)化的傳奇。奧爾森教授指出，目前科技的進(jìn)步為ICA技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了可能性，主要體現(xiàn)在儀器化的發(fā)展和測(cè)量?jī)x器本身的發(fā)展；執(zhí)行器的發(fā)展；計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)收集不再是限制條件；動(dòng)態(tài)模型和控制方法的發(fā)展使得人們可以理解多種多樣的工藝；教育的發(fā)展培養(yǎng)了能夠執(zhí)行ICA技術(shù)的工程師；污水廠的設(shè)計(jì)靈活性在不斷地提高等方面，這些條件都使ICA技術(shù)的實(shí)施具有更好的可行性。此外，社會(huì)的需求推動(dòng)了ICA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，主要包括：監(jiān)管的要求，排水指標(biāo)不斷提高；能量效率提高；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收；熱量回收；生物質(zhì)燃?xì)猱a(chǎn)氣及對(duì)于擾動(dòng)或動(dòng)態(tài)變化的恢復(fù)能力需求。
? ? 奧爾森教授認(rèn)為，從普通化到智能化水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器的使用以及監(jiān)測(cè)儀表網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施能夠?qū)x表的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)能夠在一些普遍意義上的控制平臺(tái)里，看到所有儀表的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。對(duì)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，能夠?yàn)檫\(yùn)行人員提供決策支持。目前集成設(shè)計(jì)和控制工具的使用，以及計(jì)算機(jī)海量的存儲(chǔ)能力和運(yùn)算能力，為ICA的發(fā)展提供了支持。因此，當(dāng)前ICA面臨的挑戰(zhàn)是如何實(shí)現(xiàn)水資源的管理和控制的智慧化可持續(xù)發(fā)展。而在將來(lái)新的高效的水處理工具和技術(shù)，會(huì)帶來(lái)大量的數(shù)據(jù)和有用的信息，從而催生新的應(yīng)用，這也是ICA技術(shù)的巨大挑戰(zhàn)。
? ? 最后，奧爾森教授提出對(duì)ICA技術(shù)未來(lái)發(fā)展的愿望。一是能夠在本地測(cè)量生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)；二是在飲用水中能夠?qū)崿F(xiàn)在線測(cè)量微生物學(xué)指標(biāo)及微量污染物指標(biāo)。同時(shí)，在系統(tǒng)分析領(lǐng)域，奧爾森教授希望將來(lái)可以開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易的并不需要專家參與的動(dòng)力學(xué)模擬的工具，優(yōu)化管理工具，并實(shí)現(xiàn)自然資產(chǎn)的審計(jì)，對(duì)環(huán)境水等進(jìn)行定價(jià)。奧爾森教授同時(shí)建議決策者要用可持續(xù)發(fā)展的眼光和全方位的視角。在對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)設(shè)施時(shí)，要綜合考慮各方需求，同時(shí)要對(duì)整個(gè)水的循環(huán)系統(tǒng)做管理。
? ? “對(duì)于污水處理企業(yè)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化主要是三方面的作用：安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性。”清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院施漢昌教授則主要以監(jiān)測(cè)儀器角度，分享了污水處理廠未來(lái)自動(dòng)化與監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。他從污水處理廠未來(lái)自動(dòng)化的需求、污水處理廠自動(dòng)化監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)、適應(yīng)污水處理廠自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展、未來(lái)展望四個(gè)方面進(jìn)行了分享。儀器化、控制化和自動(dòng)化是水處理自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段，而ICA的技術(shù)核心是檢測(cè)儀器、數(shù)學(xué)模型和過(guò)程控制系統(tǒng)。
? ? “污水處理廠未來(lái)自動(dòng)化，最高境界大概就是無(wú)人值守的污水處理廠。”施漢昌教授說(shuō)，從中國(guó)污水處理行業(yè)整體看，無(wú)人值守污水處理廠并非不可實(shí)現(xiàn)，但有很長(zhǎng)的路要走，需要衡量其必要性和適用范圍。實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，要有良好的污水收集與輸送系統(tǒng)、合理優(yōu)化的污水處理廠工藝設(shè)計(jì)、合理優(yōu)化的污水處理廠設(shè)備選型與配置、高質(zhì)量的污水處理設(shè)施與運(yùn)行管理、高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)儀器儀表、高水平的自動(dòng)控制系統(tǒng)等條件。
? ? 施漢昌教授長(zhǎng)期從事水處理的理論與技術(shù)研究，在廢水生物處理的反應(yīng)器、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和生物傳感器方面積累了大量的研究成果和經(jīng)驗(yàn)。施漢昌教授同時(shí)分享了污水處理的自動(dòng)指控與儀器化，并指出從COD去除，到氮磷去除、地表水標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能降耗、低碳運(yùn)行等，污水處理隨著標(biāo)準(zhǔn)的提高，需求也在不斷增多。施漢昌教授指出，從自控的發(fā)展來(lái)講，應(yīng)在已有基礎(chǔ)上發(fā)展一些非常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如通過(guò)光學(xué)法、化學(xué)法等，可以實(shí)現(xiàn)更有效、更經(jīng)濟(jì)。
? ? 最后，施漢昌教授對(duì)污水處理廠的未來(lái)自動(dòng)化與監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了展望。他說(shuō)，不管自控技術(shù)還是監(jiān)測(cè)儀器，都是多技術(shù)來(lái)源的交叉融合。隨著新材料、物理、化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都促進(jìn)了監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展。信息化將催生智能化的儀器，人工智能與傳感器小型化都將推動(dòng)虛擬儀器的發(fā)展。另外，隨著儀器的小型化，精密加工、微流體技術(shù)的發(fā)展，也將有效降低成本和運(yùn)行費(fèi)用。
施漢昌教授指出，無(wú)論從監(jiān)測(cè)技術(shù)展還是污水自動(dòng)化來(lái)講，都有非常大的發(fā)展空間?？傮w來(lái)說(shuō)，按照目前國(guó)家水環(huán)境情況和需求，污水處理廠自動(dòng)化與監(jiān)測(cè)技術(shù)差距還是非常大的。在原有標(biāo)準(zhǔn)法的基礎(chǔ)上，一些非常規(guī)的智能化儀器將成為未來(lái)趨勢(shì)。
? ? 作為“數(shù)礦”的創(chuàng)建者，楊斌和他所創(chuàng)辦的金控?cái)?shù)據(jù)團(tuán)隊(duì)利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)水務(wù)行業(yè)相結(jié)合，為行業(yè)提供智慧供水、智慧排水、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、智慧環(huán)保和智能裝備整體解決方案，搭建行業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，提供以數(shù)據(jù)為核心的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)服務(wù)。
? ? 隨著中國(guó)城市污水處理概念廠的推出，智慧水廠的概念也逐漸在污水處理領(lǐng)域深入人心，即用智能技術(shù)來(lái)代替現(xiàn)在的管理人員和專家，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的無(wú)人值守。
? ? 楊斌說(shuō)，智慧工廠是現(xiàn)代工廠信息化發(fā)展的新階段，智慧水廠是在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)；掌握產(chǎn)銷流程、提高生產(chǎn)過(guò)程的可控性、減少生產(chǎn)線上人工的干預(yù)、即時(shí)正確地采集生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，以及合理的生產(chǎn)計(jì)劃編排與生產(chǎn)進(jìn)度，并加上綠色智能的手段和智能系統(tǒng)等新興技術(shù)于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能的、綠色環(huán)保的、環(huán)境舒適的人性化工廠。
? ? 目前，他們正在致力于水廠自動(dòng)化2.0的推動(dòng)，而真正的智慧水廠要到自動(dòng)化3.0階段。楊斌同時(shí)表達(dá)了他對(duì)污水處理自動(dòng)化（3.0）的思考，“在2.0階段，人是水廠不可分割的一部分，是重要的傳感器；而在3.0階段，算法是核心，人要向機(jī)器學(xué)習(xí)?！?/span>
? ? 北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院劉載文教授則從污水處理過(guò)程智能優(yōu)化控制技術(shù)方面進(jìn)行了分享，主要包括污水處理過(guò)程控制與優(yōu)化問(wèn)題以及污水處理過(guò)程中解決優(yōu)化的方法，包括軟測(cè)量方法、智能控制方法、優(yōu)化控制方法等，并通過(guò)具體案例進(jìn)行分享。劉載文教授還通過(guò)生物流化床智能控制系統(tǒng)對(duì)污水處理的抗繞控制方法進(jìn)行闡述，并分享了能源管理系統(tǒng)。
? ? “工藝是污水處理廠的核心，ICA是污水處理廠的神經(jīng)?！苯K?。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院總工陳珺以《智慧水務(wù)浪潮下的污水處理工藝發(fā)展》為主題進(jìn)行了分享，并指出未來(lái)污水處理廠將向著更加密集性的方向發(fā)展，ICA將會(huì)發(fā)揮更加重要的角色，功能會(huì)更強(qiáng)大。
? ? 哈西公司高級(jí)應(yīng)用工程師雷斌則以《智能傳感及控制技術(shù)助理污水工藝優(yōu)化》為主題，介紹了分析技術(shù)、傳感技術(shù)和自動(dòng)化控制的結(jié)合。
? ? 據(jù)悉，中國(guó)城市污水處理概念廠系列國(guó)際研討會(huì)是由中國(guó)城市污水處理概念廠專家委員會(huì)發(fā)起，每期一個(gè)主題，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的專家學(xué)者，展示水處理的先進(jìn)前沿技術(shù)及應(yīng)用方向，并通過(guò)主旨發(fā)言和研討碰撞智慧火花。自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)發(fā)展的催化劑，也曾創(chuàng)造了許多工業(yè)“奇跡”。隨著儀表控制及自動(dòng)化在污水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其對(duì)于改進(jìn)整個(gè)污水處理項(xiàng)目工藝，實(shí)現(xiàn)污水廠的優(yōu)化運(yùn)行。因此，本期研討會(huì)圍繞“污水處理未來(lái)自動(dòng)化”為主題，希望幫助污水廠自動(dòng)化相關(guān)從業(yè)者開(kāi)拓視野、識(shí)別驗(yàn)證技術(shù)，并應(yīng)用到污水處理的實(shí)際生產(chǎn)中。
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