北控水務積極探索污水處理行業綠色低碳發展之路 2021-09-15
在全面助力“雙碳”目標達成的奮鬥路上，北控水務先行先試，積極布局，在減碳增效方面積累彙聚了一些優秀案例和示範項目並已取得一定成績。立足新發展階段，貫徹新發展理念，北控水務為推動行業邁向高質量發展做出了有益探索和積極嚐試。
今天，小編邀請到集團運營管理中心污水管理部部門經理魏彬結合北控水務實際為大家分享部分優秀案例。
污水處理廠污水熱能的利用情況
城市污水是一種低位熱源，採用污水源熱泵技術，以城市污水作為暖通空調用能的冷熱源具有獨特優勢。在冬季，城市污水的溫度普遍高於空氣溫度，可用於供暖，而在夏季，水溫度又普遍低於空氣溫度，製冷效益顯著。污水源熱泵的使用，可以減少顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物在城區內的排放，改善居民的生活環境，提升城市開發價值，促進城市發展，是一種節能、環保、低碳綠色技術。
在應用過程中，污水源可分為兩類，一類是利用沒有被處理過的原生污水作為熱源；另一類是以通過城市污水廠處理過的中水或二級出水作為熱源。
北控水務污水源熱泵技術主要應用於北方污水處理廠。
典型案例：秦皇島海港區西部污水處理廠
海港區西部污水處理廠處理規模12萬噸/日，利用污水處理後的中水作為水源熱泵熱源，為廠區辦公樓和生產生活區域提供採暖和製冷保障。水廠擁有兩台水源熱泵，每台製熱功率436.8KW，製冷功率394.9KW，綜合性能係數為5.74。每年的製熱輸出量為3.27GWh，製冷輸出量為0.29GWh。
污水處理廠沼氣和污泥的熱能利用情況
北控水務污泥總處理規模為2280噸/日（80%含水率），處理方式包括厭氧消化、好氧發酵、脫水幹化碳化、深度脫水等多種形式。
典型案例：北戴河新區污泥處理廠
項目處理工藝採用分級/分相厭氧消化工藝，處理後產生的沼渣經深度脫水可用作園林綠化、農業利用、土壤改良的營養土，產生的沼氣經提純後，一部分用於預處理單元的原泥預熱，剩餘部分可用作車用燃氣，從而實現泥的“減量化、穩定化、無害化”處理和“資源化”再生利用。
污水處理廠節能降耗精益運營情況
運營管理標準
北控水務根據多個水廠的運營管理數據，以及多年經驗，經過反複論證和測試，針對污水處理運營提出一套運營管理標準，確保污水處理廠安全、穩定、高效、達標運行。
運營管理標準包含水量管理指標、設備管理指標、運行指標、工藝指標和質量管理四大類，共計百餘項指標。針對不同污水處理工藝的各處理工藝段、各設備的運行參數，以及工藝運營的各項能耗、藥耗等，明確了強制性指標和參考性指標。該標準目前已應用於北控水務水廠中，指導水廠的日常運營管理，通過對標找差距，提升設備和工藝的運行效率，確保污水處理廠安全、穩定、達標運行的同時，節能降耗，提高運行效率。
在運營管理標準指標體系的基礎上，集團所有在運營項目均製定了一廠一策標準，經大區、集團審核生效後，作為項目運行的明燈，精益求精，不斷提升項目運行水平。
智慧水務
就污水處理行業而言，智慧水務主要表現在智慧水廠建設上。智慧水廠概括來說就是採用先進的管理思維和技術手段，提供一套應用於污水廠的智能化控制、物聯網接入採集、一體化中央監控、可視化管控平台、大數據分析和科學化決策於一體的自動化、智能化、智慧化污水廠整體解決方案，實現污水廠的少人/無人化生產運營管理。可滿足現代化污水廠的運營需求，實現污水廠過程管理的精細化、智能化，提升污水運營效率，提高處理工藝和設備的穩定性和可靠性，節能降耗，降低人工成本。
北控水務構建基於大數據的水廠信息數據中心，建設水廠生產運營系統、建立集約化的管控體系、分析決策支持系統、規範的業務流程和建設運營移動互聯APP應用系統，實現基於雲計算、大數據的智慧水務。主要功能板塊包括：
智慧雲平台系統BECloud：具備實現實時數據監控、曆史數據分析、污水運營管理、自控遠程運維和遠程協同管理等功能。
水廠數字雙胞胎系統：數字雙胞胎系統包括污水廠仿真模擬系統BEThink（典型案例：新塘永和污水處理廠）。BEThink是基於對污水處理廠的深入分析基礎上，嵌入合理的模型，並對模型參數進行優化。通過BEThink可利用在線水質監測、化驗室指標檢測結果及各工藝段基礎參數，模擬水質指標變化並做出模擬判斷分析，及時優化運行參數，並為工藝升級改造提供參考。
智能控制系統BE-EMR（典型案例：台州市黃岩江口水處理廠）。借助工藝智能機器人“北控小藍”，可以實現生化系統運行的無人值守和閉環控制，通過對水、泥、氣、藥等各個關鍵工藝參數的智能控制，達到行業運行專家的控制水平，大幅度節省運行的電耗和藥耗，降低電耗10-20%，降低藥耗20-90%，同時提升處理水質，提高系統抗衝擊能力，溶解氧控制精度達到±0.1mg/l，達到行業領先水平。
水醫生系統BE-Doctor（典型案例：綿陽塔子壩污水處理廠）：BE-Doctor線上平台，可以為各污水處理廠提供全面的診斷並提供調控方法，集體檢和治病於一身，既能夠發現問題，也能夠解決問題。用戶隻需要關聯運行數據即可獲得實時的運行狀態診斷報告，並根據診斷發現的問題對症下藥，優化運行效果。利用BE-Doctor工藝診斷平台，可以實現對現場運行人員的強賦能，大大提高工作效率。
智慧水務的建立，不僅實現了水廠的智慧化運營，更將專家經驗直接賦能到一線，大大提升了運行效率。同時，在實現單廠智慧化運營的基礎上，進行管理模式變革，建立區域中心，多水廠集中監、管（控）（典型案例：大嶺山組團項目），實現扁平化、集約化管理，可提高人員效益、節能增效。
通過智慧水務的運行，2020年北控水務原材料噸水成本下降25.8%，年節約碳源15000噸、除磷劑20000噸，並大幅減少二氧化排放量和剩餘污泥量。
工藝運行優化
北控水務開發了線上工藝調控工具，包括預處理、生化處理和深度處理等主要工藝環節，共有8個方向、37個工具包，線上工藝調控工具內核邏輯與智能控制相似，是在當前自控基礎仍不夠完善的行業背景下對智能控制的補充，可實現一線運行的傻瓜式操作。線上工藝調控工具內容涵蓋按需曝氣、同步/短程硝化反硝化、反硝化除磷、精確加藥等，融合了模糊控制、模型控制、單一因子最優解控制等。工藝調控工具創造性地解決了集團項目多、專家難以覆蓋所有項目的痛點，將最先進的工藝調控方法轉化為平台化的應用工具，打開了將專家成熟經驗直接賦能一線的通路。
工藝調控工具可將專家經驗無限複製，提高了系統的穩定性，保證出水穩定達標，大幅降低污水處理的藥耗和電耗等成本。
典型案例：棗莊北控污水處理廠。2020年一季度該廠碳源噸水成本為0.22元，1~5月碳源費用200萬元，月均40萬元。通過調控工具優化後，6月份碳源費用僅3萬元，碳源費用節約90%以上。
典型案例：棗莊北控污水處理廠、菏澤市污水處理廠、北戴河新區污水處理廠等6個項目。採用DO控制、生物除磷、高效池運行、污泥混合調控工具，項目年節約電費177萬元、碳源成本600萬元、除磷成本81萬元。
再生水
北控水務擁有40座再生水廠，再生水項目規模突破100萬噸/日，其中63.7%用於生態補給，18.8%用於補充水源，7.9%用於工業用水，6.5%用於景觀用水，3.2%用於市政雜用水。
典型案例：新加坡樟宜Ⅱ 新生水廠。新加坡政府提出開發四大“國家水喉”計劃，其中之一就是污水再利用項目，即“新生水(NEWater)”項目。該項目產水能力為22.8萬噸/日，採用雙膜工藝（微濾+反滲透）。原水為樟宜水廠出水，經處理後生產的新生水滿足新加坡《新生水出水標準》及《飲用水標準》，為新加坡提供工業用水和自來水水源補充。
典型案例：北京稻香湖再生水廠。項目設計規模8萬噸/日，對污水進行深度處置後，水質滿足北京市地標B（高於一級A標準）。達標的尾水一路作為市政雜用水；另一路排入南沙河作為生態補給用水，提升河道水體質量；第三路作為北部京能熱電廠的生產冷卻用水，進入生產環節。
可持續新工藝探索
為節約運營難題和提質增效，北控水務長期探索低能耗、低成本等可持續新工藝，以及資源回收新技術，包括同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、碳捕獲、磷回收等，並取得了一定進展。
典型案例：徐州睢寧污水處理廠（同步硝化反硝化）。徐州睢寧污水處理廠處理城市污水4萬噸/日，生化處理採用A2O工藝，長期進水碳氮比偏低（COD/TN=4:1），為確保出水總氮的穩定達標，日常運行中需補充大量碳源，大大增加了污水處理成本。
為此，2018年開始，污水處理廠嚐試採用同步硝化反硝化工藝，進行了以下4個方面的調整和優化：
（1）多點進水（部分進水直接進缺氧區）；
（2）降低、優化好氧區溶解氧濃度；
（3）曝氣池末端設立消氧區；
（4）提高生物池活性污泥濃度。
經過運行驗證，優化後的系統運行穩定，效果良好，具體表現為：
（1）出水COD、氨氮等保持原有處理效果；
（2）總氮得到明顯控制，出水總氮穩定下降1.5-3.5mg/l；
（3）成本明顯下降：碳源添加量下降15mg/l，電耗基本持平，年節約成本30餘萬元（不計污泥減量部分的成本節約）；
（4）處理能力提高2000-4000噸/日。
污水處理廠光伏發電及綠色能源利用情況
城市污水處理廠一般建設在郊區，占地面積大、周圍居民較少、高層建築少，且有充分的陽光。污水處理廠的構築物頂層面積一般較大，有利於光伏組件的安裝和利用，適合光伏發電的投資建設。同時，污水處理廠為能耗大戶，污水處理廠土地大多為政府劃撥，可使用年限較長，適合光伏發電的長期運行。
光伏發電為綠色清潔能源，在污水處理廠的應用，可大幅降低污水處理廠的用電成本，是污水處理廠減少碳排放的有效途徑之一。
北控水務目前已有超過42家污水處理廠採用光伏發電，總裝機容量超過32.19MW。
典型案例：江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發電項目
江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發電項目位於覆蓋宜興市城市污水處理廠、宜興市新建污水處理廠、宜興市官林污水處理廠等8家污水處理廠，利用污水處理廠廠區內水池、沉澱池、絮凝池、辦公樓屋面、新建廠區道路，以光伏通廊或光伏車棚的形式建設光伏電站，總安裝容量約8.1MW，採用0.4KV電壓等級並網、“自發自用，餘電上網”模式，於2017年12月底完成並網。
道阻且長，行則將至。作為世界上最大的發展中國家，我國實現碳達峰、碳中和的時間窗口偏緊，工作任務偏重，必須以抓鐵有痕、踏石留印的勁頭，以節能降碳為重要抓手，加快轉變發展方式、優化經濟結構、轉換增長動力，推動經濟社會發展建立在資源高效利用和綠色低碳發展的基礎之上。在此大背景下，北控水務將致力於科技研發和新技術推廣，持續打造卓越運營能力，著力推動一批優秀產品在行業廣泛應用，全面助力“雙碳”目標達成。
