高浓度难降解废水应急处理智能装备研发及运用研究

林聪

（中国风险投资有限公司，北京 100027）

党的二十大报告提出，要加快发展方式绿色转型，必须坚持守正创新，加快节能降碳先进技术研发和推广应用。“十四五”时期，需要发展智能环保装备，逐步实现自动化、集成化、综合化、系统化、敏捷化和智能化。

1 大力发展我国环保高端装备的重要意义

高端装备制造业是工业现代化的重要基石，是科技创新的重要领域。2017年发布的《工业和信息化部关于加快推进环保装备制造业发展的指导意见》提出了“攻克一批污染治理关键核心技术装备”的要求。

1.1 装备化是环保创新技术助力高效环境治理的必然选择

高端装备是以高新技术为引领，处于价值链制造业的高端和产业链核心环节，决定着整个产业链综合竞争力，是推动工业转型升级的引擎。从高端装备制造业发展的历程来看，技术更迭迅速是其重要特点。长期以来，传统环保企业的技术含量不高、同质化竞争等问题制约了行业的可持续发展。“双碳”战略的实施，对环保行业的技术创新和治理能力提出了新的要求。环保设备装备化将有助于解决环境治理中要求的“占地小、运行效果佳及投资性价比优”的基本条件，实现治理工艺和核心装备的高效耦合，促进环保装备在设计开发过程中核心技术与核心装备的无缝连接，进而从根本上解决环保行业常规产品相对过剩、关键核心装备及高端装备供给不足等问题。

1.2 装备化是环保行业实现数字化的关键因素

近年来，数字化转型一直是各行业的核心议题，不同行业间数字化进程有显著差异。我国传统环保行业数字化基础薄弱，环保企业普遍存在不联网、不支持实时采集和上传数据、缺少便捷友好的操作系统、只能执行简单程式化任务等问题，整体仍处于机械化向数字化过渡的阶段，难以胜任未来更加复杂、高精度、高速度、智能化和协同的作业要求。装备化作为高效执行作业程序的工具，是工业企业实现提质增效的基础和关键，具有可观测、易评价、可量化的特点。装备化从环保生命周期出发，通过制定研发设计、生产管理、仓储物流、商业运营等流程，促进企业数字化转型，以突破高端传感器、智能仪器仪表、高档数控系统、工业应用软件等关键技术和核心部件的“卡脖子”难题。

1.3 实现智能化是环保行业装备化升级的发展目标

装备标准化、装备数字化、装备系列化是环保装备制造业发展的必然趋势，而装备智能化是环保产业转型升级的主要抓手和发展目标。环保行业的智能装备是在环境治理中应用的基于大数据、物联网和人工智能的技术和产品，需要从基础层到技术层，将新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合到应用层的一体化架构，其具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能。现阶段，从环保行业的基础层层面看，算法模型以及算力资源相对丰富，部分维度数据仍然有所欠缺；从技术层面看，自然语言处理技术仍然具有提升的空间；从应用层面看，智能化水平与发达国家还有较大的差距。我国环保产业装备化起步晚、起点低，需要在核心技术领域深度探索，推进高端装备制造业创新发展，走出具有中国特色的环保高端装备制造业创新发展之路。

2 环保领域高端装备代表企业的发展历程

2.1 公司简介

厦门嘉戎技术股份有限公司（以下简称公司）成立于2005年 2月 28日， 2009年进入膜技术开发与应用领域，掌握了模块化膜分离装备制造技术、高性能膜组件制造技术、垃圾渗滤液膜处理技术、工业废水深度处理与趋零排放处理技术等核心技术，通过“模块化”的生产方式、“工程装备化”的交付方式、“高浓度废水治理服务化”的服务方式，结合数据采集系统、远程控制系统、数据分析系统等数字化和信息化手段，开发出广泛应用于垃圾渗滤液处理、工业废水处理与回用、工业过程分离等领域的膜技术系列产品，逐步形成“膜材料—膜组件—膜和蒸发装备—运营服务”全产业链的布局。在技术创新的驱动下，公司拥有专利134 项，其中，发明专利30 项、实用新型专利98 项、外观专利6 项。公司于2022年4月在深交所创业板上市。

公司是国内较早从事基于膜技术进行高浓度污废水处理的环保企业之一，在长期的研究和生产实践中，不断进行膜应用相关核心技术的积累，以及膜组件等关键生产部件的开发和生产工艺优化。

截至2023年年初，公司已成功实施了500 多个膜处理工程项目，其中，垃圾渗滤液处理项目300 多个、渗滤液全量化处理项目20 余个。按处理量计算，已供货设备处理垃圾渗滤液超过每日10 万吨，自主运营项目案例超过100 个，日处理量15 000 吨。产品远销日本、新加坡、巴西等国家。

2.2 核心业务

（1）针对国内废水的特性，公司在传统工艺技术的基础上不断进行消化吸收和科技创新，形成了系列化的 DT 膜组件产品梯队，并应用于垃圾渗滤液、工业废水等高浓度废水处理领域，建立了标准化、可定制、多工艺的集装箱式设备产品梯队。配合预处理/后处理模块，公司可以提供多种装备供客户选择，并实现单个集装箱或多个集装箱并联的定制化方案；标准化的产品易于维护和更换。

（2）公司通过处理工艺创新，实现垃圾渗滤液减量化/全量化处理工艺创新，逐步形成以“生化+膜处理”和“全膜法”为主的处理工艺。针对可生化性较好的垃圾渗滤液，公司采用“外置式TMBR+NF+RO”为核心的“生化+膜处理”处理工艺；针对可生化性较差的垃圾渗滤液，采用以“两级DTRO”技术为核心的“全膜法”处理工艺，从而实现达标排放。将膜法水处理技术应用于煤化工废水、火力发电厂脱硫废水、农药化工废水、矿井水等高污染浓度、高含盐量的工业废水处理领域，形成了独特的“外置式TMBR+深度处理NF/RO”“TUF 除硬+MT/ST/DT 高倍浓缩”核心处理工艺。

（3）针对传统废水处理模式包含大量土建环节，成本高、应急能力弱等问题，公司采取“模块化”的生产方式，通过标准化的产品生产流水线，将膜分离装备的生产环节前置，在厂内完成模块化的膜处理单元及与之配套的应急处理单元的设计、生产。随后采用“工程装备化”的交付方式。

（4）通过“高浓度废水治理服务化”的业态创新，公司实现装备化运行服务和膜技术系列产品全覆盖，为客户提供高浓度的污水处理服务，实现了环保治理的业态创新。

（5）公司将高浓度废水处理业务和信息化、数字化产业相结合，基于自身特色的标准化、模块化装备，自主开发出远程控制和数据分析系统。

3 应用案例

公司研发的高浓度难降解废水应急处理智能装备的应用场景广泛，除了垃圾填埋场渗滤液应急处理，还可用于农村地区生活污水、中小企业生产废水、旅游景区污水、高速公路服务区污水以及突发事故废水应急处理等分散式高浓度有机废水处理，其中沈阳大辛垃圾渗滤液应急处理项目是具有代表性的经典案例。

3.1 应急项目简介

沈阳市大辛垃圾填埋场百万吨级渗滤液应急处理项目由光大环保（中国）有限公司总包，厦门嘉戎技术股份有限公司于2018年4月中标，全委托运营。公司以项目工程装备化思路，采用自主研发的18 套集装箱式污水应急处理设备，快速组织施工布局，如期实现800m3/d 产水和2100m3/d 产水的合同要求负荷。

3.2 项目解决方案

该项目设计处理工艺为“预处理+二级DTRO+HPRO+MTRO+离子交换+浸没式燃烧蒸发”，离子交换出水即最终出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准。

通过核心设备二级DTRO 集成“预处理+二级DTRO+产水保障单元”工艺路线，同时进行装备化、轻量化及智能化设计，形成高浓度难降解废水应急处理关键技术及轻量化智能装备。这套设备针对高浓度废水中化学需氧量、生物需氧量、氨氮、溶解性总固体、总氮、悬浮物等主要污染物实现快速响应及应急处理，处理效率高，产水水质好。装备脱盐率≥98%、化学需氧量去除率≥98%、氨氮去除率≥95%、系统回收率达到90%-95%。在高浓度难降解废水应急处理智能装备的研发过程中非常重视一体集成装备化与智能化。通过将各个工艺段进行有效整合，并针对各个独立的处理工艺段进行集成（集装箱或撬块），实现可拼接、工程装备化部署，使其从设计、制造到运行、维护都更紧密地融为一体，从而满足规模化生产、成本控制、快速交付等市场需求。

这套设备最大的亮点在于采用了工程装备化设计及生产制造技术，大幅度提高了生产效率。通过创新设计和生产制造模式，公司在不扩大生产场地的情况下，交货周期从原先的90 天缩短到了7—30 天即可完成交付，现场的安装调试周期从原有的30—45 天缩短到5—10 天。

3.3 项目实施效果

项目投产后持续顺利运行，截至2020年10月累计处理垃圾渗滤液超过150 万吨，产水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 标准。该设备可实现全自动控制、“一键启停”操作控制，并具备远程控制和数据分析系统，可在减少运营和维护成本的同时，提升装备的运行效率。

3.4 项目后续发展

该项目针对工业4.0应用设计了运营维护云平台，包含大数据处理平台、设备资产运营管理、组态云应用、大屏显示、手机程序、远程维护穿透云等核心模块。当客户出现需要快速响应的需求时，利用设备定位功能，可清晰地了解当前各区域在线设备和仓储库存设备分布情况，并能结合在线量和库存量装备数据计算分析出最优的调度路线，将设备调度至目的地，同时做到即到即装、即装即用。