首創股份國內首個“未來”再生水廠4月竣工
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首創股份國內首個“未來”再生水廠4月竣工 發布日期：2021-03-19 來源：中國水協水務市場委 從處理到再生，從去除變回收，從能源消耗者變能源供應商，從碳排放到碳中和……首創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鍵技術研發與工程示范”課題的示范工程，是全國首家運用“3R Water 未來水處理技術”的智慧型污水處理廠，建成后將集資源轉化、能源回收、低碳和諧為一身，引領全國污水處理行業技術升級。目前，東壩再生水廠已經入商業試運行階段，預計4月全面竣工。
全國首家運用“3R Water未來水處理技術”的智慧型污水處理廠效果圖。
最新技術 排放水質全市第一
“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遠優于‘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最好項目之一。”首創股份技術中心總經理林甲指著全新研發的“3R Water 未來水處理技術”演示圖告訴記者。據介紹，目前我國絕大部分污水廠均采用過去七八十年前傳統污水處理模式，由于過去單純以最終排放水質達標為終極目標，所以從水廠設計理念、污水處理工藝到運營管控、處理過程監測都相對陳舊，讓污水處理廠不僅成為能源消耗大戶，同時處理效能低下。
3 項核心技術、4 項工程創新、5 項科學技術突破……在“3R Water 未來水處理技術體系”中，一系列的高新水處理技術讓人目不暇接，其中許多新技術不僅國內領先，在國際也屬一流水平。林甲告訴記者，過去污水進來后，經簡單預處理后進入生化池，通過傳統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備，污水中的有機污染物在被篩分為固態和非固態兩部分后，只有非固態部分有機污染物才能進入后續水處理環節，余下固態的有機物和進水中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（可溶解+膠態）的有機污染物部分通常只占30%—50%，只有這部分才是真正需要且適合進行后續生化處理的，所以相比傳統水廠，我們的再生水廠在設計階段同時兼顧各種污染物的轉化需求，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。”林甲說道。
資源轉化 一噸污水提取5.6克磷
“未來我們每處理一噸污水，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 噸煤產生的能量。”林甲告訴記者。東壩再生水廠作為引領全國污水處理行業革命的示范性項目，首創股份在設計階段，就力爭打破以物質摧毀物質、以能源摧毀能源的傳統污水處理方式，改為讓污水廠向資源轉化、能源提取方向轉型升級，實現污水廠“低消耗”可持續發展模式。
記者在現場看到，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備安裝，預計4 月份全部建成。林甲告訴記者，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、厭氧產甲烷等一系列工序后，有機污染物轉化為沼氣進行統一收集再利用。而這些有機污染物，在傳統污水處理廠則全部要在曝氣池中經過一系列好氧轉化過程，轉化為CO2 釋放到大氣中。“我們通過理論測算，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，所以未來我們污水廠不僅可以實現能源自給自足，同時還有多余的沼氣和熱能向外界輸送。”林甲告訴記者。
資源轉化作為東壩再生水廠另一大特色，未來東壩再生水廠還可在污水中有效提取出纖維素、磷等物質。據了解，磷作為自然界不可再生資源，據國內權威部門預測，我國磷礦資源將于2050 年左右枯竭，而污水中富含大量磷元素。研發人員告訴記者，目前東壩再生水廠預計每年可從污水中提取價值13.2 萬余元化合態磷，以彌補未來磷礦枯竭問題。
綠色升級 節能降耗智慧管控
“作為面向未來打造的適合中國水質水量特點的未來水廠技術研究與示范項目，東壩再生水廠在低碳和諧、綠色節能、智慧運營方面做了大量創新工作。”林甲介紹說。據了解，受東壩再生水廠場地面積限制，水廠生化池放棄傳統淺水深、大面積設計方案，在項目現場，萬余立方米的生化池被設置在地下，深達9 米的池深是普通生化池的2 倍。“別看就一個尺寸改型，我們從處理工藝到設備選型全部進行重新設計，僅為了找到合適的配套風機，我們就進行了1 年的設備選型。”研發人員如是說。
風機作為負責給生化池充氧的核心設備，由于新建生化池采用超深水位設計，因此傳統風機都無法滿足供風壓力和變頻需求。研發人員告訴記者，當時我們對國內外知名風機廠家挨個進行了設備選型，直到最后我們找到瑞典一家企業進行特殊定制后，才最終確定設備。據運營數據顯示，該風機運行后，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。“在污水處理中，有個氣水比數值，傳統工藝處理1 立方米水需要使用約5 立方米空氣，而在我們這里，僅需要1.5 立方米即可，大幅降低了能源消耗。”林甲告訴記者。
走進東壩再生水廠水處理廠房，偌大的廠區內空無一人，設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運行著。“通過我們大數據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。”林甲告訴記者，與傳統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。“目前我們水處理線共安裝有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，目前我們可以實現毫秒級別控制，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。”林甲說道。作者：劉偶