“水環境治理行業進入高質量發展階段，需要一大批面向高質量發展的創新技術支撐。上海市政總院運用系統思維，以水環境改善為目標，統籌協調‘源、網、廠、河、智’的一體化治水模式。創新了源頭治理技術產品、管網提質增效技術產品、污水廠提質增效技術產品、河湖水環境提升技術產品、智慧化管控平臺等技術產品。”上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司研究院院長呂永鵬博士在“2022（第十四屆）上海水業熱點論壇”現場說道。

11月9月，由E20環境平臺主辦的“2022（第十四屆）上海水業熱點論壇”正式開幕。論壇以“用產品化讓高質量落地”為主題，攜手技術界、產業界力量，共同探討水處理領域的產品化高質量發展之路。

論壇現場，上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司研究院院長呂永鵬博士做了題為“技術產品化助力‘源網廠河智’一體化治水”的發言，他提到，水環境治理行業進入高質量發展階段，需要一大批面向高質量發展的創新技術支撐。上海市政總院運用系統思維，以水環境改善為目標，統籌協調“源、網、廠、河、智”的一體化治水模式。創新了源頭治理技術產品、管網提質增效技術產品、污水廠提質增效技術產品、河湖水環境提升技術產品、智慧化管控平臺等技術產品。

呂永鵬

01污水治理進入高質量發展階段，關鍵環節是技術產品化

水是生存之本、文明之源、生態之基。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央從國家長治久安和中華民族永續發展的戰略全局高度擘畫治水工作。總書記多次就治水發表重要講話、作出重要指示，明確提出“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路，對推動長江經濟帶發展、黃河流域生態保護和高質量發展等作出重要部署，為推進新時代治水工作提供了科學指南和根本遵循。

近幾年，國家各部委出臺了一系列的水治理政策，尤其在“十一五”、“十二五”、“十三五”的水專項當中，呈現了一系列的成果，例如支撐長江生態環境保護修復推薦技術：包括水環境管理、流域面源污染治理、工業水污染全過程控制、城鎮水污染控制與水環境綜合整治、水體生態修復等。

“在政策推動下，污水治理領域的很多技術實現了產品化，但仍存在較大的技術產品化短板。”呂永鵬說道。

所謂技術產品化，一般認為就是把一種技術通過標準化、規范化的流程形成一種可大規模復制生產和發布的能力，它主要體現的是一種能力的復用性和可移植性，一種技術或者一種成果一旦形成產品化，就可以真正轉化為生產力，并實現規模效益，通過效率最大化實現利潤和回報的最大化。

水環境治理行業進入高質量發展階段，需要一大批面向高質量發展的創新技術支撐。但就目前來看，支撐行業高質量發展的技術供給和技術創新不足，其根本原因是行業產業化程度不高。產業化升級是改變技術供給和創新困境的必要條件，其關鍵環節是技術產品化。

呂永鵬提到，想做出好的產品，首先需要了解行業的需求有哪些。源頭排放、污水管網問題及水體水質不達標等都是目前污水處理領域面臨的問題即是行業需求的表現之一。

源頭污染的污水包括污水直排、混接錯排以及工業廢水不達標納管等。

據前幾年統計，上海市調查雨污水管道1.9萬km，查出混接點20076個，折算每公里市政管網（不含小區）混錯接1.06個。其中企事業單位混接、沿街商鋪混接、小區混接比例較大，分別占38.2%、35.2%和17.1%。通過近些年的持續改造，這個數據得到很大改善，上海很重視這一塊工作。

不僅如此，污水管網還存在管道缺陷（功能性、結構性）、外水入滲（施工降水、地下水）、河湖水倒灌、雨污混接、合流制管道溢流污染、管理體制條塊分割等問題。清污不分導致污水收集效能不高，一方面污水處理廠進水濃度偏低，另一方面影響水體環境質量。

同時，水體水質不達標甚至黑臭也存在著成因復雜、本底不清；措施單一、缺乏系統；重治理、輕管理等問題。

在此背景下，上海市政總院在長江大保護過程中提出運用系統思維，以水環境改善為目標，統籌協調“源、網、廠、河、智”的一體化治水模式。

02五方面創新技術產品，助力“源網廠河智”一體化治水

關于“源網廠河智”一體化治水模式，上海市政總院對創新的產品有一些思考。呂永鵬從源頭治理技術產品、管網提質增效技術產品、污水廠提質增效技術產品、河湖水環境提升技術產品、智慧化管控平臺五個過程進行了詳細介紹。

一：源頭治理技術產品

源頭治理的場景中，管道沉積物是一個很大的方面，合流管道或存在雨污混接的雨水管道管徑大、流速低、易沉積的問題，加上河水倒灌問題。源頭治理技術產品，呂永鵬從管道防沉積水力沖刷技術及裝備、截流設施、海綿城市相關產品三方面進行介紹。

管道防沉積水力沖刷技術及裝備方面，上海市政總院在上海臨港、蘇州成立兩個試點。現場試驗表明，裝置可有效防止管道沉積物直排河道以及河水倒灌，結合人工濕地，系統少量混接污水和初期雨水得到有效控制，排河氨氮可削減50%以上，TP可削減40%以上。

截留設備方面，包括污水截留和雨水截留。污水截流是將所有直接向水體排放污水的干管或支管截流，并輸送至污水處理廠進行處理；雨水截流是指暴雨條件下，將超過合流制排水系統截污流量的合流制管道溢流水截流下來，并輸送至污水處理廠等進行處理。

近幾年，住建部牽頭大力推進海綿城市建設，上海市政總院通過發揮“產、學、研、用”的特點，結合多年來國家級海綿城市建設試點、示范城市設計咨詢的經驗，研發了一系列海綿城市相關產品并進行了實際應用，如面源污染處理器、裝配式屋頂綠化系統、裝配式雨水收集系統，在進行應用的項目均對該系列產品有較高的評價。

面源污染處理器（環保型雨水口）：該產品結合海綿城市建設要求研發的一款海綿理念的新型雨水口，具備溢流、削減污染、防蚊防臭等功能，能與其他海綿城市建設設施或工程相配套使用。

裝配式屋頂綠化系統：本系統具有效滯留雨水，良好的蓄水功能，創造性地加入利用蓄水的設計方案，為生態、節能、環保，提供了一種集蓄水、排水、給水、用水于一體的屋頂花園種植系統模塊，模塊內部給排水、蓄用水空間互聯互通，實現蓄水高效利用，排水自由順暢。模塊底部空間架空，不僅能保證底部空間空氣自由流通，而且能使排至建筑頂板的雨水快速排走、蒸發。種植模塊可以自由組合，快速安裝，給施工帶來極大的便利，節省施工時間和人工成本。

裝配式雨水收集系統：環保，抗壓，安裝方便，承載力大。若干個模塊單元組合起來能形成一個地下貯水池。通過在水池周圍包裹防滲土工布或透水土工布，組成貯水池、滲透池、調峰池不同類型。

二：管網提質增效技術產品

呂永鵬提到，管網提質增效首先需要摸清管網的家底，需得知排水管道、排水泵站、檢查井、排放口、污水廠、調蓄池、監測設備等各設施數據，以及運行管理方案、生產運行數據的運行數據。

建立數據庫后，對污水管網進行精確檢測，管網檢測技術分為數字化視頻檢測技術和數字化聲納檢測技術。數字化視頻檢測技術可實現全景成像和內壁狀況量化計算，分辨率達到400萬像素、靈敏度0.1LUX，優于30萬像素和靈敏度3LUX的現行標準；數字化聲納檢測技術可實現排水管渠視頻與聲納共纜檢測和三維建模，精度可達到0.5mm（0.125m范圍）。

下一步則是對管網進行修復，污水管網原位修復技術與裝備原位（非開挖）修復技術是利用少開挖或不開挖地表的方法進行管道修復或更新，恢復管道原有功能。按修復范圍可分為輔助修復、局部修復和整體修復。

管網修復技術包括CIPP熱水固化技術、3S模塊管道內襯修復技術、光固化內襯修復技術。

CIPP熱水固化技術：國內直徑最大（1800mm）、距離最長（總長度500米）；

3S模塊管道內襯修復技術：可解決排水管道腐蝕、孔洞、裂縫、滲漏等問題；

光固化內襯修復技術：修復后內襯材料的彎曲強度、彎曲彈性模量、抗拉強度分別是行業標準規定值的5倍、1.5倍、4倍。

最后對污泥進行抽吸、沖刷及分離：

污泥抽吸技術：超高吸程真空抽吸的有效吸程可達15-20m；

污泥沖刷技術：污泥高速沖刷的壓力達到20MPa、流量大于250LPM；

多級分離技術：實現通溝污泥多級有機物、無機物的清洗、分離、壓濾和尾水處理。

三：污水廠提質增效技術產品

呂永鵬根據污水廠處理工藝流程順序對提質增效技術產品進行介紹：

曝氣系統自適應調控技術：基于污水廠運行效能智能診斷評估，通過曝氣系統供氧效率、溶解氧等關鍵參數在線監測和模型運算，實現曝氣系統優化控制。

高含固、低有機質污泥高效厭氧發酵技術：基于細胞形態分析研究不同預處理對厭氧消化的影響，創新開發高含固污泥與有機物協同高溫厭氧共消化技術，沼氣產率提高至1.15~1.25(m3/kgVS去除)。

豎向功能強化節地技術：研發污水廠整體疊加，以及構建筑物平行單元、相鄰單元疊加設計技術，實現土地資源充分利用。

封閉式污水處理廠無人巡檢技術包括以下三種：

污水處理廠工藝無人巡檢系統：涵蓋圖像采集、封閉環境因子監測、水質檢測、水下異常探測、智能巡航、報警與指示、自動采樣和工藝健康診斷等功能；

污水處理廠設備無人巡檢系統：預判故障隱患，避免設備重大故障，及時、全面、準確地評估設備健康狀況，為設備狀態檢修提供依據；

污水處理廠設備無人巡檢系統：基于射頻識別（RFID）、視頻識別及物聯網等技術的安全無人巡檢系統；

污泥能源資源利用回收技術方面，可通過各種熱水解技術，將有機質進行協同處理，從而回收各種污泥中能源、磷、蛋白質以及重金屬。

四：河湖水環境提升技術產品

河湖水環境提升技術產品包括人工濕地、河道型濕地、生態浮床/島、生態廊道、生態護岸。

人工濕地：人工強化生態處理系統，進水通過填料、植物、微生物等的協同作用得到凈化。濕地通過水生植物和微生物的作用以及化學、生物過程，吸收、固定、轉化土壤和水中的營養物質的含量，降解有毒和污染的物質，凈化水體。因此，濕地具有較強的自凈和自我恢復能力。

河道型濕地：河道型濕地利用固定化微生物作用，構建微生物和水生植物協同凈化系統，大大提高水體凈化能力，從而解決濕地獨立運行處理效率低、占地面積大等問題。還可以為水生生物的恢復、生息繁衍提供良好的生境條件，有效促進河道生態系統的恢復與重建。

生態浮床/島：利用浮島中的水生植物，吸收水體中的氮、磷等營養元素，吸附、截留藻類等懸浮物。浮島中的微生態小環境具有典型的活性生物膜功能，對污染物有吸收、分解和富集能力。生態浮島水質凈化系統建立在水域相對開闊，流速較緩的地帶，便于污染物的有效降解。

生態廊道：生態廊道是一種高效的水體凈化與水生態修復技術。在生物廊道內種植人工凈水草，利用人工凈水草培植的優勢菌種高效凈化水體污染物，還可為水生生物提供良好的生境，有益于水生生物的遷移、覓食和躲避干擾，從而實現保持景觀連通性和水生態系統完整性的同時阻斷污染物的傳輸與擴散，達到截污凈化與水生態修復的效果。

生態護坡/生態護岸：水安全與水生態關系的處理、對原有硬化河岸（湖岸）進行改造，通過恢復岸線和水體的自然凈化功能，強化水體的污染治理效果。

呂永鵬說道：“目前河湖水環境提升技術產品上還存在一些問題，如人工濕地的產品化、裝配化程度不夠；河道型濕地還存在很大的進步空間，其中植物都可以進行標準化、定型化生產；生態浮床/島方面，大多還停留在最初級階段；生態廊道方面，目前還比較匱乏等等。”

五：智慧化管控平臺

智慧化管控平臺通過實施排水系統基礎數據庫完善、3D GIS/BIM→水力模型、智慧排水運行管理平臺，應用排水系統運行狀態實時監測和預警，排水系統管網結構分析、現狀評估，排水系統運行方案評估、運行優化，管道清淤、事故應急、雨天溢流管理，排水系統規劃方案設計、優化分析；從而達到水量均衡、水質保障、水位預調的目標。

呂永鵬介紹道：“國內做智慧化管控平臺的企業較多，上海市政總院在上海市中心城區配合相關部門做了一些探索，包括排水系統建模、監測布點優化，到模型率定完善以及運行規則優化，最后達到復雜條件下的動態控制，多層次、多系統、多維度模擬，實現廠-網-河-源系統最優化。”

通過系統建模，分析評估設施結構、運行效果、處理能力，進行系統評估和預測。BIM技術應用可解決設計質量把控、施工組織策劃、一體化管理方面的難點，進而減少問題、控制成本、強化運維；智慧污水廠可實現污水廠自控水平30%至80%的提升；通過AR、PC端、移動端平臺設置增強交互，提升后期運維水平。

根據積水、管網、水力、水質模型分析結果，提供排水系統運行優化調度及河湖水質、內澇、突發事件的應急優化調度建議。

03充分發揮“產、學、研、用”優勢，用實際案例實現產業化探索

產業化是未來幾年全國大型設計院都積極謀求轉型的重要板塊，也是深入布局“十四五”期間的重要發展方向之一。

上海市政總院充分發揮自身“產、學、研、用”結合的優勢，積極發掘科研課題和專利技術進行實用化、產品化轉換，同時根據市場需求，針對適宜推廣的產品，提前開展相關課題和專利技術的研究；主動打通相應的產業鏈，將產品投入市場，努力探索出一條切實可行的產業化推廣路徑。

隨著國家海綿城市建設的深入推進，海綿城市相關產品是一個重要的產業化發展方向。2021年上海市政總院聯合成立海綿產品產業化基地，合作研發推廣環保雨水口、雨水收集儲存模塊、綠色線性排水溝等海綿城市系列新技術新產品。近一年來，在上海、安徽合肥、蕪湖、馬鞍山、江蘇南京、無錫、福建廈門、浙江杭州、廣東深圳等地開展產業化市場推廣工作。

2022年6月14日，“長三角綠色建筑與韌性城市產業技術聯合創新中心”發布并完成掛牌。中心建立“一智庫、三基地、五大研究所”構架，即專家委員會（智庫）、博士后聯合培養基地、研究生實習基地碳中和與綠色投資研究所、綠色建筑與海綿城市研究所、韌性城市與數字智慧研究所、綠色建材與資源利用研究所、兩湖創新研究所。

另外，中心邀請劉加平院士、張辰大師等重量級專家加入智庫，推動長三角地區行業技術水平提高和產業發展;與優秀企業建立深度合作關系，形成實體合作產業化基地和實踐基地；依托總院的人才支撐，實體運行五大研究所，在課題、標準和具體項目中，錘煉團隊。

不僅如此，上海市政總院還做了一些探索與實踐。呂永鵬以椒江區智慧排水一體化管控平臺（一期）項目為例進行介紹。

椒江區智慧排水一體化管控平臺（一期）項目作為一地試點，全省推廣。該項目存在著多個平臺處于閑置狀態、很多功能沒有被充分利用等問題，上海市政總院對相關部門的涉水平臺系統與資源進行整合，實現浙江省提出的“多跨融合”，實現跨部門融合。

該項目完成后，入選浙江省住建廳、浙江省大數據局數字化改革首批試點，2022年臺州市數改第一批“最佳應用”。在浙江日報、浙江建設公眾號、臺州日報等進行報道。

呂永鵬總結分析道，該項目需要解決污水冒溢及雨天水質保證等痛點。污水冒溢問題，通過模型以及實地的監控發現，很多問題與考核壓力有關；雨天水質保證問題，雨天問題很突出，不僅有溢流污染、河道水質不達標及內澇問題，現在又出現把河道、水庫排空后，沒水的問題。這點是上海市政總院重點考慮的問題。

上海市政總院通過建立一體化智能化公共數據平臺，打造數據共享、數據治理的智慧排水數字孿生平臺，建立椒江排水調度指揮系統，從而實現排水工作跨部門聯動機制優化改革，實現排水一體化智能聯控、安全平穩運行，解決排水底數不清、污水冒溢放江、內澇積水風險。

上海市政總院通過前端多部門協同健全感知體系，后端多平臺聯動實現監管閉環。通過多方面考慮，涉及省、市、縣、鄉、村及網絡6層級、12個部門以及21個溯源系統，多元融合、多跨協同，最后實現大綜合一體化執法一件事，真正實現了通過數字化、智慧化倒推政府行政的改革。

該項目通過加強城市新基建、提升治理新能力、優化城市新服務，進行分散管理、經驗調控以及事后緊急處理，達到一體化管理、精準調控、事前仿真預警的效果。

最后，呂永鵬表示，希望能和同行一起探索，多做一些好的案例。創造城市未來，追求和諧卓越！

編輯：李丹