全国首座“未来再生水厂”投入试运行

发表时间:2021.04.20 19:34

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从处理到再生,从去除变回收,从能源消耗者变能源供应商,从碳排放到碳中和……首创集团首创股份东坝再生水厂作为国家“十三五”重大水专项“面向未来污水处理厂关键技术研发与工程示范”课题的示范工程,是全国首家运用“3 RWater未来水处理技术”的智慧型污水处理厂,建成后将集资源转化、能源回收、低碳和谐为一身,引领全国污水处理行业技术升级。目前,东坝再生水厂已进入商业试运行阶段,预计4月全面竣工。


排放水质全市第一

“与北京市目前最严苛‘京A标’污水排放标准相比,东坝再生水厂出水水质远优于‘京标A’限值,其中COD和总氮浓度仅为标准值的60%左右,总磷浓度仅为标准值的40%左右,是目前北京市污水处理厂出水水质最好项目之一。”首创股份技术中心负责人指着全新研发的“3R Water未来水处理技术”演示图说。

3项核心技术、4项工程创新、5项科学技术突破……在“3R Water未来水处理技术体系”中,一系列的高新水处理技术让人目不暇接,其中许多新技术不仅国内领先,在国际也属一流水平。过去污水经简单预处理后进入生化池,通过传统活性污泥法进行水处理。而在东坝再生水厂,所有污水进厂后,首先通过“3R Water”的污水碳磷高效浓缩设备,污水中的有机污染物在被筛分为固态和非固态两部分后,只有非固态部分有机污染物才能进入后续水处理环节,余下固态的有机物和进水中70%左右的磷将进入资源和能源提取处理线。一吨水中,实际非固态(可溶解+胶态)的有机污染物通常只占30%~50%,只有这部分才是真正需要且适合进行后续生化处理的。相比传统水厂,再生水厂在设计阶段同时兼顾各种污染物的转化需求,将水力负荷提升了30%,同时水力停留时间缩短到15小时,大大缩小了污水处理厂占地面积。


一吨污水提取5.6克磷

未来每处理一吨污水即可从中提取5.6克磷,并且每天可以提取44000兆焦耳左右的热量,约等同于1.5吨煤产生的能量。

东坝再生水厂作为引领全国污水处理行业革命的示范性项目,首创股份在设计阶段,就力争打破以物质摧毁物质、以能源摧毁能源的传统污水处理方式,改为让污水厂向资源转化、能源提取方向转型升级,实现污水厂“低消耗”可持续发展模式。

目前东坝再生水厂水处理线已进入试运行阶段,能源回收和资源提取两条处理线正在加紧设备安装,预计4月份全部建成。污水进厂后余下被分离出的50%~70%不溶性有机物将全部进入能源提取线,随后通过水解、提取、厌氧产甲烷等一系列工序后,有机污染物转化为沼气进行统一收集再利用。而这些有机污染物,在传统污水处理厂则全部要在曝气池中经过一系列好氧转化过程,转化为二氧化碳释放到大气中。通过理论测算,通过资源和能源回收处理线,处理1吨污水回收的能量(以热量计算)是其消耗量的4倍,未来污水厂不仅可以实现能源自给自足,同时还有多余的沼气和热能向外界输送。


节能降耗智慧管控

作为面向未来打造的适合中国水质水量特点的未来水厂技术研究与示范项目,东坝再生水厂在低碳和谐、绿色节能、智慧运营方面做了大量创新工作。

受东坝再生水厂场地面积限制,水厂生化池放弃传统浅水深、大面积设计方案,万余立方米的生化池被设置在地下,深达9米的池深是普通生化池的2倍。风机作为负责给生化池充氧的核心设备,由于新建生化池采用超深水位设计,因此传统风机都无法满足供风压力和变频需求。“别看就一个尺寸改型,我们从处理工艺到设备选型全部进行重新设计,仅为了找到合适的配套风机,我们就进行了1年的设备选型。”研发人员说。目前不仅充氧效率提升了一倍左右,同时能耗降低了30%以上。

走进东坝再生水厂水处理厂房,设备的轰鸣声伴随着管线中源源不断流入通州大运河的“新水”,整个水厂都在有条不紊的平稳运行着。通过大数据智慧运营管理云平台,整个水厂只需两名工作人员即可保证水厂正常运行。与传统依靠人工操作运营的水厂相比,东坝再生水厂工作人员只需在监控中心电脑上点击鼠标,选择运行模式,其余则全部交由电脑进行全自动化操作。目前水处理线共安装有47个各类仪表探头,同时搭配新增加的单厂智能化控制系统,目前可以实现毫秒级别控制,在减少人员成本的同时,大幅提升了水厂运营自动化、精细化程度。


提取热量可供暖

污水“再生”的过程中,还有一条专门为不溶性污染物准备的能源提取线。在能源提取线上,不溶解的有机物陆续经过水解、提取、厌氧产甲烷等工序,有机污染物转化为沼气进行统一收集再利用。“在传统污水处理厂,这些有机污染物往往要在曝气池中转化为二氧化碳释放到大气中;而在未来水厂中,则是将这些能源提取出来。”林甲说,经过污水碳磷高效浓缩设备,未来每处理一吨污水就能提取出5.6克磷、0.026立方米沼气,每天可以提取44000兆焦耳左右的热量,约等同于1.5吨煤产生的能量。

目前,水厂正在建设热量中心,将回收提取和转化热量。据测算,处理1吨污水回收的能量是其消耗量的4倍。“这也就意味着,自给自足之外,这座水厂还有多余的甲烷和热能向外界输送,预计可满足5万平方米的采暖供热。”他说。

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