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系统思维下污水处理厂精细化的运营思考及实践经验

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精细化运营背景

水安全至关重要,水环境却不那么竟如人意,而且这个矛盾越来越突出。为此,政府监管部门出台了一系列法规条文改善水环境,其中《防治行动计划》(以下简称“水十条”)无疑是其中最为重要纲领性文件之一。统观“水十条”提出的238项举措,概括起来讲,其实就是“控两头促中间”,即管控污染源头排放和末端水体断面水质,提升污水处理能力和处理标准,用系统思维治理水环境,吹响了水环境系统治理的冲锋号。同时,“水十条”也催生了大量的水务工程建设项目,污水处理行业也进入了新一轮大建设时代。“十三五”期间,新建的污水处理厂规模达到约5000万吨/天,投资达到1500余亿元,提标规模达到约4200万吨/天,投资达到430余亿元,总体投资近2000亿元。以上海为例,新建两座污水处理厂,中心城区各污水处理厂实施功能调整,其它所有污水处理厂都须进行提标改造。2017、2018年将是本轮提标改造工程建设的高峰期,2019年以后,这轮大建设将逐步进入收尾阶段。全国也是如此。大建设之后,必将是一个大运营时代。

在看看目前我们所处的运营环境,首先运营标准在不断提高,已经从一级B、一级A,逐渐向地表准四类、四类水体、甚至是三类水体水质标准提升;其次监管要求也在不断提高,已经建立完善了县(区)、省(市)、片区、国家的监管机制,加上运营数据公开机制,以及2016年推行的中央环保督察机制,我们的监管体系已经达到了全流程、全天候、全社会的标准,污水处理厂高压监管成为新常态。

在此情况下,污水处理厂如何进行管理?我们先来看看政府方面的倡导。今年二会期间,习总书记在参加上海代表团审议时,提出了“城市管理的绣花”理论,同年7月,上海市委书记韩正在上海城投集团调研的时候指出:上海城市基础设施建设,正从大规模建设进入到精细化运行阶段,要求大家把更多精力放到城市基础设施安全高效和持续运行上面。城镇污水处理厂作为城市基础设施的组成组成部分,在高标运行、高压监管的大环境下,更应该主动承担社会责任,主动适应高压监管,细致剖析运行瓶颈,深度挖掘效能潜能,将管理程度做到精益求精,将管理颗粒度做到细致入微。因此我们认为,污水处理厂精细化运行将成为必然选择。

何为污水处理厂精细化管理?所谓“精”,即精湛、精益求精。要聚焦污水处理厂的管控要点,专精污水处理厂的技术创新,深度挖掘污水处理厂的效能潜力;所谓“细”,即细节、细致入微,要细化污水处理厂的考核目标,细分污水处理厂的管控单元,细致剖析污水处理厂的运行瓶颈。所谓“化”,即变化、潜移默化。精细化是个潜移默化、循序渐进的过程,污水处理厂管控方式要逐渐从经验向科学、粗放向精细转变。

精细化运营构想

首先,要有标准化的作业体系,通过质量、环境、职业健康安全管理体系以及安全生产标准化管理体系,建立覆盖管理制度、岗位职责、操作规程的标准化管理手册,并在运营中不断优化。其次,要有严格的质控体系,从任务分解、预警预测、动态跟踪、定期分析、目标考核等方面,建立闭环的质控体系。这个质控体系,须包括全员绩效考核机制、多层面监管机制、全面内审机制、持续改进机制等。再次,精细化运营还须依靠智能化的信息平台,运用物联网、云计算、大数据和移动互联等信息技术。以智能服务为导向,以智能生产为支撑,实现信息集成共享、相辅相成,提升企业精细化管理。最后,精细化运营还要聚焦打造友好的作业环境,分两个层面:作业环境要对人友好,应整洁有序、安全规范、感官舒适、环境和谐。对外部环境也好友好,要倡导低耗生产,合理利用;各种能源资源,如果有可能还要做到回收利用。

在整个精细化运营基本构想中中,标准化的作业体系是基础,严格的质控体系是保障,智能化的信息平台是工具,友好的作业环境是目标。

精细化的运营实践

上面四个方面,每一个都值得深入探讨,但今天时间有限,下面我将结合污水处理运营实际情况,从工艺精细化,设备精细化,安全精细化和作业精细化这四个方面谈谈我们的精细化运营实践。

工艺精细化管理

我们有四个具体举措。第一个举措是分级预警。在污水运行过程当中,有大量的预警信息,如果这些预警信息不分级,很容易让管控人员产生麻痹的思想,进而延误应急响应及时度。以出水水质标准为例,我们根据国家环保标准、地方监管标准以及企业内控标准,提前预判水质变化趋势,调整工艺参数,在此基础上,还根据不同故障的轻重缓急,建立了红橙黄蓝四色故障分级报警系统。这样一种分级预警预报,使应急响应更加细化、更加精准。

第二个举措是两级会商。针对厂内数据,以班组为单位,每日分析生产完成及工艺运行状况,为稳定完成生产任务提供有力支撑;在公司层面,每周汇总各厂任务完成及工艺运行整体情况,制定下一周的生产计划,统筹调度,全局掌控。两级会商制度让我们的生产调度更加精细。

第三个举措是拐点分析。所谓拐点就是非正常变化产生的历史曲线轨迹,拐点分析主要目的是追溯拐点产生的原因,记录拐点解决方案,积累拐点应对经验。根据我们历年年来的运行经验,把可能拐点可能的原因,以故障树的形式罗列出来,在分析具体问题的时候,从异常现象出发,按逻辑路径搜寻,不断寻找导致拐点发生的原因。在此基础上,我们还尝试开发了专家辅助决策支持系统,通过该系统,可以快速地找到是拐点产生的具体原因。日常运行当中,原因可能比较复杂,通过故障树理论、专家辅助决策支持系统判断故障原因,并在拐点分析系统中记录解决措施及相关处理痕迹资料,经年累月,不仅提高了我们应对拐点的处理处置能力,还极大地方便了各级环保督察,有利于建立更加和谐的政企互信关系。

在精细化工艺方面,我们还尝试了研制新型精确曝气控制系统。在传统DO作为反馈信号的精确曝气系统基础上,,做了优化研究。开发了采用工艺状态曝气充氧性能测定仪和活性比耗氧速率测定仪在线测定值作为反馈信号的精确曝气系统。该系统可实现各生物曝气端按需供气精确曝气控制。目前,我们开展的污水处理厂精确曝气小试研究表明,该厂曝气量理论节省可达15%左右。下一步,我们还将继续开展污水处理厂精确曝气生产性实验,以进一步验证该精确曝气系统的实效。

设备精细化管理

先谈生命周期管理。生命周期管理是指对设备进行从计划、采购、运行维护、报废等环节的全流程管理,为设备的高效运行提供支撑,稳定实现生产功能。以前,在工程建设阶段,污水处理厂的主关键设备选型是大都市世界顶级品牌,但往往忽视了运行环节的检维修便捷度、响应度及高昂的成本,对于污水处理厂稳定运行和运营成本控制带来了十分不利因素。而设备生命周期管理,通过全生命周期内综合评价,最大限度地缓解上述尴尬局面。

另外,设备健康状态的在线健康诊断分析也是我们精细化设备管理的重要措施。如上图所示,该系统基于振动、温度、电气、润滑、点检、运行时间分析等指标,利用“短板原理”,综合考虑不同指标对健康状态的影响,实施诊断设备运行状态,实现了稳态和瞬态信号分析、电流矢量分析、高压电机绝缘在线监测、故障诊断、人机交互学习,可实现移动端操作。通过设备健康诊断分析,我们可以掌握设备健康动态状态,为精确地安排设备检维修提供了依据。

安全精细化管理

当前污水处理厂安全生产标准化管理参照的标准是按冶金行业的相关标准,很多具体条款与污水污泥处理处置行业实际情况适应性较差,我司联合上海市排水处等上级管理部门,根据污水处理厂的自身特点,编制了污水行业安全生产标准化基本要求及评分细则,目前正在申请地方标准。该安标系统,覆盖13项污水处理安全生产管控要素、52项规章制度、76项记录表式,极大地规范了污水处理厂安全生产管理工作,大幅提高了安全管理实效。尽管如此,安标系统对一般现场安全员来讲还是比较复杂。为化繁为简,提高安标系统执行便捷性,在此基础上,我们开发了安标信息化平台,将各管控要素、规章、制度、流程、记录表式全部纳入其中运用信息化手段实施安全标准化管理。该安标信息平台可实现公司安全工作的目标指标控制、工作计划拟定、安全设施设备管控、危险源监控、风险辨识、检查类型标准库、整改追踪及提醒统计、移动端操作等功能。污水处理厂安标体系让我们的安全生产工作更加系统化,安标信息平台让安标体系添上了信息化的翅膀,降低了繁杂度,提高了各项安全措施实效。

作业精细化管理

首先是人员定时定位,这是对作业人员人身安全的重要保障措施。通过物联网技术,对各类人员身份进行分类识别、重点区域出入、巡检轨迹进行安全管控,该系统具备非准闯入声光警示功能、人员位置信息精确记录、人员出入信息自动统计和分析等功能,不仅可最大限度地保障污水处理厂作业人员人身安全,还可为进一步精细化考核提供数据支撑。

其次是时效管理,通过对工作内容详细分解,以得到时间资源最佳配置。我们根据岗位职责及任务分配,按照时间节点,细分到每一个工作的内容,根据工作内容制定不同的标准,让岗位操作员工的操作效率不断优化提高;岗位时效普遍提高可进一步优化岗位人员配置,进而实现人力资源的集约。在时效管理V1.0版的时效展板基础上,我们还借助信息化手段对V1.0版进行了升级,实现了信息化的时效管理V2.0版。通过信息化时效管理平台,可实现任务下达、移动端推送标准内容和作业提醒、完成情况自动统计、辅助绩效评价、考核结果及时反馈等时效管理功能。

此外,精细化作业管理方面,我们秉承标准的作业环境产生标准规范的作业行为。为此我们努力实践现场5S管理,通过对污水处理厂现场地面、管道、设施设备等做不同颜色的标识标记,结合视频监控系统,实现对污水处理厂生产运行的可视化管理,让违章违规作业无处遁形。与此同时,我们还尽最大努力改善员工作业环境,如尝试在白龙港污水处理厂全厂加盖,提高厂界臭气排放标准,减低臭气对职工以及周边环境的不利影响。在此基础上,我们还进一步尝试新型污水处理技术,满足污水处理功能同时提升污水处理厂的环境友好度,如我们吴淞污水处理厂,利用FCR工艺,在污水处理的同时还给环境营造了新的绿色空间,实现了污水处理厂鸟语花香、美观怡人环境改善目标。

以上就是我们对污水处理厂精细化运行方面的思考与实践,这些实践措施或成熟运用,或初步尝试,但无疑都让我们向污水处理厂精细化运营更近了一大步。但精细化运营的污水处理厂,一定是精细化污水处理厂吗?就一定都最大限度地发挥污水处理设施的环境效益吗?恐怕未必!作为运营单位,一方面我们很多精细化实践还不成熟,还须进一步完善;另一方面,我们作为产业链末端,能够做的也十分有限,更多的还要依靠在座的各位专家、同行,通过精细化设计、精细化建设、精细化产品服务供应商,以及精细化监管,共同打造污水处理厂精细化生态。唯有如此,才能不忘初心,更好地发挥污水处理厂的环境效益,也才能为水环境治理作出更大的贡献。

附:现场互动

王洪臣:如果精细化取得了绩效之后,做的很好的时候,上级有没有奖励?如果没有奖励,我们能够做下去吗?        

陈广:“十二五”期间,上海市水务局、财政局等相关部门联合推行了“污染物超量削减财政补贴政策”,对污水处理厂精细化运营产生的绩效,即污染物超量削减,污水处理厂可以获得相应的奖励性财政补贴。“十三五”期间,上海中心城区污水处理采用了政府购买服务方式,通过成本规制、财务审计核拨污水处理厂运行相关费用,原“污染物超量削减财政补贴政策”也随之取消。缺乏政策支撑,很难说有节省下来的费用能做奖励直接发放,但微观层面的精细化管理绩效,还是有一定的形式的奖金、荣誉激励的。为什么在没有明确激励的情况下,也做这样的事情?我们更多考虑社会效应。上海城投作为一个国有企业,作为城投污水处理企业,我们有社会担当,在企业能力范围内,即便没有高额奖励,我们也将推行精细化运营,最大限度的处理污水污泥,坚守保护上海水环境的底线。

 

2019年3月14日 12:06
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