從處理到再生,從去除變回收,從能源消耗者變能源供應(yīng)商,從碳排放到碳中和…… 首創(chuàng)集團首創(chuàng)股份東壩再生水廠作為國家“十三五”重大水專項“面向未來污水處理廠關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與工程示范”課題的示范工程,是全國首家運用“3R Water 未來水處理技術(shù)”的智慧型污水處理廠,建成后將集資源轉(zhuǎn)化、能源回收、低碳和諧為一身,引領(lǐng)全國污水處理行業(yè)技術(shù)升級。目前,東壩再生水廠已經(jīng)入商業(yè)試運行階段,預(yù)計4月全面竣工
“與北京市目前最嚴苛‘京A標’污水排放標準相比,東壩再生水廠出水水質(zhì)遠優(yōu)于‘京標A’限值,其中COD和總氮濃度僅為標準值的60%左右,總磷濃度僅為標準值的40%左右,是目前北京市污水處理廠出水水質(zhì)最好項目之一。”首創(chuàng)股份技術(shù)中心負責(zé)人指著全新研發(fā)的“3R Water 未來水處理技術(shù)”演示圖說。3項核心技術(shù)、4項工程創(chuàng)新、5項科學(xué)技術(shù)突破……在“3R Water 未來水處理技術(shù)體系”中,一系列的高新水處理技術(shù)讓人目不暇接,其中許多新技術(shù)不僅國內(nèi)領(lǐng)先,在國際也屬一流水平。過去污水經(jīng)簡單預(yù)處理后進入生化池,通過傳統(tǒng)活性污泥法進行水處理。而在東壩再生水廠,所有污水進廠后,首先通過“3R Water”的污水碳磷高效濃縮設(shè)備,污水中的有機污染物在被篩分為固態(tài)和非固態(tài)兩部分后,只有非固態(tài)部分有機污染物才能進入后續(xù)水處理環(huán)節(jié),余下固態(tài)的有機物和進水中70%左右的磷將進入資源和能源提取處理線。一噸水中,實際非固態(tài)(可溶解+膠態(tài))的有機污染物通常只占30%~50%,只有這部分才是真正需要且適合進行后續(xù)生化處理的,相比傳統(tǒng)水廠,再生水廠在設(shè)計階段同時兼顧各種污染物的轉(zhuǎn)化需求,將水力負荷提升了30%,同時水力停留時間縮短到15 小時,大大縮小了污水處理廠占地面積。未來每處理一噸污水即可從中提取5.6g磷,并且每天可以提取44000MJ左右的熱量,約等同于1.5噸煤產(chǎn)生的能量。東壩再生水廠作為引領(lǐng)全國污水處理行業(yè)革命的示范性項目,首創(chuàng)股份在設(shè)計階段,就力爭打破以物質(zhì)摧毀物質(zhì)、以能源摧毀能源的傳統(tǒng)污水處理方式,改為讓污水廠向資源轉(zhuǎn)化、能源提取方向轉(zhuǎn)型升級,實現(xiàn)污水廠“低消耗”可持續(xù)發(fā)展模式。目前東壩再生水廠水處理線已進入試運行階段,能源回收和資源提取兩條處理線正在加緊設(shè)備安裝,預(yù)計4 月份全部建成。污水進廠后余下被分離出的50%~70%不溶性有機物將全部進入能源提取線,隨后通過水解、提取、厭氧產(chǎn)甲烷等一系列工序后,有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣進行統(tǒng)一收集再利用。而這些有機污染物,在傳統(tǒng)污水處理廠則全部要在曝氣池中經(jīng)過一系列好氧轉(zhuǎn)化過程,轉(zhuǎn)化為CO2 釋放到大氣中。通過理論測算,通過資源和能源回收處理線,處理1噸污水回收的能量(以熱量計算)是其消耗量的4倍,未來污水廠不僅可以實現(xiàn)能源自給自足,同時還有多余的沼氣和熱能向外界輸送。作為面向未來打造的適合中國水質(zhì)水量特點的未來水廠技術(shù)研究與示范項目,東壩再生水廠在低碳和諧、綠色節(jié)能、智慧運營方面做了大量創(chuàng)新工作。受東壩再生水廠場地面積限制,水廠生化池放棄傳統(tǒng)淺水深、大面積設(shè)計方案,萬余立方米的生化池被設(shè)置在地下,深達9米的池深是普通生化池的2倍。風(fēng)機作為負責(zé)給生化池充氧的核心設(shè)備,由于新建生化池采用超深水位設(shè)計,因此傳統(tǒng)風(fēng)機都無法滿足供風(fēng)壓力和變頻需求。“別看就一個尺寸改型,我們從處理工藝到設(shè)備選型全部進行重新設(shè)計,僅為了找到合適的配套風(fēng)機,我們就進行了1年的設(shè)備選型。”研發(fā)人員說。目前不僅充氧效率提升了一倍左右,同時能耗降低了30%以上。走進東壩再生水廠水處理廠房,設(shè)備的轟鳴聲伴隨著管線中源源不斷流入通州大運河的“新水”,整個水廠都在有條不紊的平穩(wěn)運行著。通過大數(shù)據(jù)智慧運營管理云平臺,整個水廠只需兩名工作人員即可保證水廠正常運行。與傳統(tǒng)依靠人工操作運營的水廠相比,東壩再生水廠工作人員只需在監(jiān)控中心電腦上點擊鼠標,選擇運行模式,其余則全部交由電腦進行全自動化操作。目前水處理線共安裝有47個各類儀表探頭,同時搭配新增加的單廠智能化控制系統(tǒng),目前可以實現(xiàn)毫秒級別控制,在減少人員成本的同時,大幅提升了水廠運營自動化、精細化程度。污水“再生”的過程中,還有一條專門為不溶性污染物準備的能源提取線。在能源提取線上,不溶解的有機物陸續(xù)經(jīng)過水解、提取、厭氧產(chǎn)甲烷等工序,有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣進行統(tǒng)一收集再利用。“在傳統(tǒng)污水處理廠,這些有機污染物往往要在曝氣池中轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放到大氣中;而在未來水廠中,則是將這些能源提取出來。”林甲說,經(jīng)過污水碳磷高效濃縮設(shè)備,未來每處理一噸污水就能提取出5.6克磷、0.026立方米沼氣,每天可以提取44000兆焦耳左右的熱量,約等同于1.5噸煤產(chǎn)生的能量。
目前,水廠正在建設(shè)熱量中心,將回收提取和轉(zhuǎn)化熱量。據(jù)測算,處理1噸污水回收的能量是其消耗量的4倍。“這也就意味著,自給自足之外,這座水廠還有多余的甲烷和熱能向外界輸送,預(yù)計可滿足5萬平方米的采暖供熱。”他說。