创立数字化技术和精确环保

1、创立数字化技术和精确环保    标本兼治综合治理水环境 近年来，水污染、富营养化、蓝藻暴发、赤潮成了媒体上的常见词汇，国家为了治理水污染花费了大量的人力、物力。一方面我们的环保投资年年增加，污水“治理率”年年提高，另一方面部分建成的污水处理厂不能正常运转，成了新的污染源。这样下去，我们的江河湖海何日才能还清呢？ 2003年4月，一位华裔科学家在澳大利亚，向世界报告了他20年来在国内外水治理方面的经验和工程研究开发的实践，引起了国际水业界的震动。1999年4月在云南滇池草海，澳大利亚?上海三爱环境水务公司成功跨出了标本兼治的第一步，经过6年的模索，攻克了“滇池治理难

2、题”。今天，我们把三爱公司的数字化技术和精确环保介绍给大家，希望能在我国的水环境治理中注入新的力量。 对于江河湖海富营养化（蓝藻）：实施标本兼治，综合治理；用现代技术（SunDW圣涤污）在较短时间内恢复生态环境。 对于城市和城镇生活污水处理：运用SunIDEA法（圣澳涤），以全新的数字化设计和控制，以变量控制变量，实现低投资、低运营费、高质量、全回用。 对于高浓度有机废水：用全新工艺设备系统（SunISG圣澳洗）实施纳米、亚纳米状态处理，非可生化性污水高浓度的各类污水处理，不再成为难题。 著名水环境治理专家、三爱公司董事长刘光钊先生在中国20年的水环境治理实践中不断引进、开发世界先进的水体富营

3、养化治理技术，并结合中国的实际情况和可操作要求，结合各种水体环境条件，提出数字化治理、数字化生态设计、数字化监控、数字化管理技术，达到标本兼治、综合治理的目的，创立了数字化技术和精确环保的概念，形成拥有自主知识产权的系统性水环境综合治理技术，并在实践中多方面应用和验证。 江河湖海水环境治理篇 利用生态系统内部的物质能量循环，并辅以对生态系统无害或有利的引导，重建水体生物链、食物链。 SunDW水体数字化综合治理系统是本着生态修复的角度，利用生态系统内部的物质能量循环，并辅以对生态系统无害或有利的引导，调整物种的生活环境使之建立健康完善的营养阶梯。重建水体生物链、食物链。蓝藻的暴发主要是由于水体

4、的富营养化造成的，当水体中的氮和磷大量增加（或有铁的诱导），在一定的气象条件和水体环境下，蓝藻就会暴发。SunDW水体数字化综合治理系统认为，在治理湖泊应根据各湖泊的综合特点实现下列目标：建立和恢复湖泊良性生态系统；构建合理的生物链（食物链），最大限度地发展和利用湖泊生产力。 “SunDW”以治水体为主，兼顾重点点、面源，通过数控监测，数控治理，数控管理，实施数控生态复原工程。 “SunDW”治水的关键是：一切要建立在量的概念上来选择治理和管理措施，而不是像以往那样将不科学的无效的技术当作经验去描述，结果表明这些做法没有不失败的。 “SunDW”法治理方略分为4个部分： 一是准备工作阶段。作为

5、综合治理前期工作，必须将应治水体的相对稳定的和各种变化的因素加以收集，如水体地理参数、水体水质参数、水体生物参数、水体藻类参数等，一般一个水体模型参数达数万个，相关公式需要用近4000条，工作越细致，对未来的控制和管理越正确。然后对参数进行编模和校准，对采集的数据进行运算，按数值积分法列出变量初值，进行灵敏度分析和变量校准，编制出实测量和现状模拟模型以及设计值模型，再根据模型进行设计模型比对综合治理设计。 二是根据治理要求和水体富营养化现状，选择治理设计和实施方案。对于水体富营养化的治理，世界上治理富营养化和蓝藻有许多方法和多种治理措施。目前国内外所采用的一些方法：除抑藻、水体人工循环、调水、

6、生物处理、底泥氧化、疏浚、生态控制、以及在入湖河口安装设备化污水处理装备等。单打一的、不根据水体模型实施工程，非但解决不了问题，反而越治越严重。 “SunDW”法允许有一部分污染物进入水体，以供各类有益生物所需，关键是控制和掌握入水的量和季节、气温、水文等变化状况，需要有严密的检测管理系统。“SunDW”法选择治理设计和实施方案的出发点，是要使治理措施方面也建立在科学的量的概念上，是要使水体的生物链、食物链处于健康状态，被治理水体恢复生态平衡，是一个“中”、“西”结合、标本兼治的方案。 三是对于富营养化已十分严重，造成蓝藻水华暴发的水体，必须先进行应急处理。在一定时间内，用除抑藻剂改变水体藻类

7、生长环境，将大量氮磷等营养物，通过化学或生化过程产生无害物挥发或转换，削减藻量，改善水体适应综合治理环境。这种除抑藻剂的主要成分常用于饮用水的生产中，不但对人体无害，它还有助于有益生物种群的生长。三爱公司生产的圣A3型除抑藻剂在滇池使用表明，它有明显的除抑藻及促进鱼虾等经济生物成长外；有缓释作用，对以后进入的有害藻类有抑制生长作用；药剂和藻类在底泥表面形成的通气通光有水交流的界质层，还能起到限制底泥营养物散逸。 四是建立数字化管理。以数字化的变量检测、控制和治理，来应对水体变化的变量，重建水体的食物链、生物链、及生态环境的平衡，达到最佳治理及预期效果。 根据经验，污染源治理措施必须进行，重点点

8、源必须达标排放。但“SunDW”法为了生态需要，允许有一部分污染进入水体，关键是控制和掌握入水的量和季节、水流、气温等变化状况，在“SunDW”法中有严密的检测管理系统。 1999年4月，在国家环保总局领导的支持下，三爱与北京环水联合体和新大禹等公司一起在世博会前，对草海3平方公里开放水体进行了应急试验工程。据介绍，当时草海已经经过换水、疏浚，但水华依然肆虐，三爱用无机和生化材料加工成的圣A3型抑藻剂布撒后，取得了十分显著的成效。施剂20小时后，透明度由00.4米提高到0.9米再到1.2米，叶绿素a从投药前的平均每立方米205.21mg下降到每立方米45.7mg，全部达到了任务要求。在圣A3缓

9、释作用下，透明度日趋提高，水华在继续下降。由于实验区在西山下，是水华聚集区，昆明的专家观察到界线外的蓝藻进入400米后不断的沉降。除了实验要求的所有标准都达到外，经进一步生化测试，原水体内17种超标致癌物质经处理去掉12种，其他5种等于低于国家允许标准。这是巧妙运用生物酶分解有机毒素的体现。 在世博会前后，国家领导人考察了草海。原科技部副部长邓楠考察后说：“把成果巩固下来。”遗憾的是当时生态修复工程没有让三爱公司继续下去。 半年后，国家环保总局局长解振华和云南省副省长吴晓青（时任省环保局局长）视察草海，在三爱公司的实验区看到水体的改变，解振华对刘光钊说：“你们是中西医结合治理，很好很好。”从实

10、验区开始向东看草海波光粼粼、鱼鸥飞翔，那时完成应急实验过去半年的时间（应急试验前要求保持20天）！ 需要说明的是：如果时间允许，在应急试验施放生化抑藻剂时，根据水体状况模型，在次数、在量、区域密度进行科学设计，进行数字化处理和控制下实施精确自动散布；如果按当时三爱向有关领导提出的按“SunDW”方略继续治理草海的7平方公里水面的话，三爱提出两年强化综合治愈滇池，3年强化管理，还一个30年前的滇池，是可以实现的。 三爱公司认为，利用“SunDW”法，不但能治理蓝藻和水体的富营养化问题，短期内还滇池草海一个健康的水体，而且能在较短的时间内治愈蓝藻造成生态紊乱、水质恶劣等的江河湖海生态病。一般严重富

11、营养化水体强化治理是12年，延续3年强化管理，湖泊等水体都能恢复到原来的生态状态，湖泊富营养化并非是“不可治”的“生态癌”，不用留给子孙后代去治理。 草海通过应急治理以后，水体得到有效改善。而滇池外海的水质仍继续恶化，就在最冷的季节，水华仍会暴发。 按目前水体状况，根据三爱公司原方案，只需要用三爱的二、三阶段治理方略，采用世界先进治理技术，改善点面源综合技术改造，对水体进行数字化重建食物链、生物链的生态修复工作。 生物性措施是指利用有益菌群、水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水中氨、磷营养物质为目的的方法。它的最大特点是投资省，有利于建立湖泊河流的水生循环。主要有以下几

12、种方法： 方法之一：根据数字化设计，可以向水体适量施放自体驯培的氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌，或是其特定营养源以降解水中的氨氮及有机物，使藻类缺乏生长所必须的氮元素，来抑制藻类的生长。 从氮产生结合氮（氨）的一个重要过程是生物固氮作用。氨可以被许多以氨作为惟一氮源的生物同化为有机氮，其中最多的当数蛋白质。各种有机氮在微生物的作用下又可异化为氨。蛋白质首先被分解为氨基酸，氨基酸再经脱氨而进一步分解。在有氧的环境中，有些氨被硝化细菌氧化，并用来作为它们的主要能源，使氨最终变为硝酸盐；在无氧环境中，硝酸盐被反硝化菌转化为氮气，使氮回到大气中，从而改善了水质，抑制了藻类的生长。对于改善水体水质的应用

13、，其加菌频率为每周12次，用量为210ppm.。 方法之二：是向水体中投加复合微生物（或自体饲服复合微生物）。这些微生物利用水中氮、磷及有机污染物，使它们在转化有机物的过程中获得大量繁殖，形成微生物浮游生物鱼类食物链为体系的微生态系统，以达到抑制藻类生长的目的。澳大利亚三爱公司开发的圣A系列微生物是从自然界中分离出来的有益菌，它对抑制有害菌的生长及病毒的传播都有明显的效果。圣A系列微生物在许多国家使用的结果表明：水质得到了改善，病原体和病毒得到了有效控制，鱼虾的产量和质量都得到了提高。 方法之三：近年国际上出现新型（食用）生物酶，三爱公司在6年前率先从中筛选出了复合酶（并在中国当地材料中驯化）

14、，实施诱殖激活底泥及水体微生物，改善水体供氧循环机能，强化水体自净功能。它在草海发挥了出色的效果，抑制了原水中包括大量致病类化学生物物质的生长。 由于生物量化技术的发展，近年来在海洋学、湖沼学、微生物生态学以及地球生物化学领域取得了很大的进展，使得人们对水体中的微生物和原生动物的作用有了新的认识。这些成果以微生物异养分解为主体的氮、磷的循环可以用来促进水体生态状况改善；水体中的微生物是水生生物食物链的起点，它们为水生生物提供了丰富的食物；水体中的氧气、pH值和氨氮含量的多少与水体中藻类和细菌的种类、多少是相互作用的。这些基础的科学知识及其生物链设计为我们应用生物技术治理天然水体的富营养化提供了

15、很好的借鉴。 在浅水型的富营养湖泊通常种植的高等水生植物，如莲藕、蒲草等，随着这些水生植物的收获，吸收氮、磷营养物也就随水生植物体一道离开了湖泊水体。利用养鱼来去除氮、磷，也是一项化“害”为利的有效措施。各种不同的鱼类有着不同的食性，利用不同的鱼类，放养以浮游生物为食的鱼类而不放养食草性鱼类，就能够达到湖泊去除氮、磷等目的。在水中放养合适的鱼种，可以达到促进渔业生产和净化水质的双重目的。但必须强调的是涉及生物品种的种类和数量的数字化设计。 生物性治理虽然不像截污工程和引污工程对控制外源性营养物质那样有效、明显、直接。但经科学性量化设计后，它也是去除湖泊内源性污染的有效措施。 但是，像疏浚充氧一

16、样，利用植物、生物机能都有一个科学化，有一个量，有一个度，有一个数字化设计环节。巢湖、西湖、太湖、滇池、五里湖、玄武湖，都是明显的教训，像过去那样，愈“治”愈“烈”，没有一个科学的方案，再也不能继续了。 河流、湖泊、水库是一个复杂的、动态生态系统，其恢复与管理必须建立在对其生态系统深刻了解的基础上。必须对流域过程和湖泊动态进行综合考虑。湖泊的特征是由一系列复杂的物理、化学和生物因子所决定的，较为重要的因子有：水文、气候、流域地质、土壤肥力、土地利用、水力滞留时间、湖内营养及污染物负荷、湖泊习性和生物区系等。在一定的条件下有机地利用这些因素，可以使湖泊达到生态恢复的目的。 根据设计中央控制系统的

17、管理指令，进行适量的工程措施，实现长效、健康生态管理，就是非常顺当简便的事了。 通过“SunDW”对滇池的应急治理和后期措施，三爱公司有信心用原规划投资的1215，原规划时间的12110，可以在较短的时间恢复滇池原有的生态。 城市污水处理篇 澳涤技术，经济全面去除生物营养物。这一切都是建立在数字化技术上控制各数量基础才能付诸实现。 间歇排水延时曝气法为欧洲人发明，它的产业实用化由澳大利亚工程师于1965年实现。不过在澳洲以外，人家叫他SBR（或发展工艺MSBR、CAST）。其先进的理念和优良的处理效果已为国际环保业界所接受。2001年4月，国际水协派出一个由世界著名水处理权威德国慕尼黑大学的P

18、eterWilderer教授领导的专家组，经考察指出：“澳涤（IDEA）系统的发展从早期的SBR对市政污水的处理开始，最成功的澳涤系统与现代其他的低费用污水处理技术相比，要超出30年”。作为更新的澳涤技术，近20年澳大利亚研制的优飞（UNIFED）技术更可以经济地全面去除生物营养物。这一切都是建立在数字化技术上控制各数量基础才能付诸实现。圣澳涤（SunIDEA）的特点： 占地面积小，比常规污水处理厂节省2040。SunIDEA工艺的污水处理程序全在一个反应池内完成，不需SBR等所必要的调节池、二沉池、精滤池等池体，也不需要将曝气池和缺氧池、厌氧池分建。很明显，SunIDEA是实质性减少了占地面

19、积，污水厂总投资可节省1030。 该工艺为连续进水，连续出水。运行稳定、出水水质好，解决了间歇进水控制的问题，并且整个处理过程都是在PLC控制系统的自动监控和模糊智能控制下完成的，系统可以根据池中的各种污水参数，实施自动曝气、沉降、滗水的程序和时间的控制。 吨水建设费用和运行费用低。采用SunIDEA可以使单池和利用菌群处于最高效状态，大大减少占地面积，建设费用可节省2050；厂区自动化程度高，循环周期短，处理速度快，水力负荷提高，单位运行费用降低；污泥量少，污泥处理费用相应减少；整个处理过程几乎不需外加药剂。 由变量控制变量菌种优势，处理效果稳定可靠。经处理的水优于类水标准排放。 工艺控制调

20、节灵活。来水浓度范围宽，对气候、水量、水质适应性强；通过工艺控制，使得池体内活性污泥的除污性能最佳，出水水质保持最佳；SunIDEA所有处理过程（进水、曝气、沉降、滗水及硝化、反硝化等）均在同一个IDEA反应池内完成，运用驯化出的混合菌种最大程度地去除有机质、氮磷等营养物质、及MLSS；考虑到具体某些污水中磷含量高，可以将SunIDEA进行适当地调整，通过生物除磷（预置缺氧、厌氧区及回流污泥的方法），使之出水的磷含量稳定在0.5ppm以下；SunIDEA工艺采用了独特的虹吸式浮动撇水器，可以“精确地”将上层最清的那部分水从液面下撇出。 SunIDEA单池运行在工程分期实施组合。方便节约地进行扩

21、容，是一种着眼于发展，着眼于未来的新型污水处理模式；装置榀随车移动，能适应城镇及乡村的发展。 建设周期短。日处理20万吨的系统建设周期约为1年；日处理10万吨的约为12个月。在圣澳涤技术开发中，三爱公司检测了进水的COD、BOD、SS、P、N、DO流速等无数数据并储存进计算机，通过数字分析，在活性污泥中各种不同条件的比对，培养出生物去污、生物脱氮、生物脱磷的优势菌群，再用数字分析使之得到最佳治污程序，并预测出水可达到的标准。通过不下于万余个数学模型的积累，才得到现在的自由设计。 非可生化性污水高浓度有机处理篇 SunSEP技术，是纳米及亚纳米状态下高强氧化还原性在水处理方面的一项十分有效的应用技术。 高浓度有机废水治理一向被视为是难题中的难题，三爱公司引进、汲取、开发了澳大利亚成熟的技术SunSEP技术，是纳米及亚纳米状态下高强氧化还原性在水处理方面的一项十分有效的应用技术。它可以用于非可生化性的工农业、化工、食品、造船、印染、油田、餐饮、医疗