在全面助力“雙碳”目標(biāo)達(dá)成的奮斗路上，北控水務(wù)先行先試，積極布局，在減碳增效方面積累匯聚了一些優(yōu)秀案例和示范項目并已取得一定成績。立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，北控水務(wù)為推動行業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展做出了有益探索和積極嘗試。以下為北控水務(wù)集團(tuán)運營管理中心污水管理部部門經(jīng)理魏彬結(jié)合北控水務(wù)實際為大家分享部分優(yōu)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，采用污水源熱泵技術(shù)，以城市污水作為暖通空調(diào)用能的冷熱源具有獨特優(yōu)勢。在冬季，城市污水的溫度普遍高于空氣溫度，可用于供暖，而在夏季，污水溫度又普遍低于空氣溫度，制冷效益顯著。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(qū)內(nèi)的排放，改善居民的生活環(huán)境，提升城市開發(fā)價值，促進(jìn)城市發(fā)展，是一種節(jié)能、環(huán)保、低碳綠色技術(shù)。
在應(yīng)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(wù)污水源熱泵技術(shù)主要應(yīng)用于北方污水處理廠。
典型案例：秦皇島海港區(qū)西部污水處理廠
海港區(qū)西部污水處理廠處理規(guī)模12萬噸/日，利用污水處理后的中水作為水源熱泵熱源，為廠區(qū)辦公樓和生產(chǎn)生活區(qū)域提供采暖和制冷保障。水廠擁有兩臺水源熱泵，每臺制熱功率436.8KW，制冷功率394.9KW，綜合性能系數(shù)為5.74。每年的制熱輸出量為3.27GWh，制冷輸出量為0.29GWh。
污水處理廠沼氣和污泥的熱能利用情況
北控水務(wù)污泥總處理規(guī)模為2280噸/日（80%含水率），處理方式包括厭氧消化、好氧發(fā)酵、脫水干化碳化、深度脫水等多種形式。
典型案例：北戴河新區(qū)污泥處理廠
項目處理工藝采用分級/分相厭氧消化工藝，處理后產(chǎn)生的沼渣經(jīng)深度脫水可用作園林綠化、農(nóng)業(yè)利用、土壤改良的營養(yǎng)土，產(chǎn)生的沼氣經(jīng)提純后，一部分用于預(yù)處理單元的原泥預(yù)熱，剩余部分可用作車用燃?xì)?，從而實現(xiàn)污泥的“減量化、穩(wěn)定化、無害化”處理和“資源化”再生利用。
污水處理廠節(jié)能降耗精益運營情況
運營管理標(biāo)準(zhǔn)
北控水務(wù)根據(jù)多個水廠的運營管理數(shù)據(jù)，以及多年經(jīng)驗，經(jīng)過反復(fù)論證和測試，針對污水處理運營提出一套運營管理標(biāo)準(zhǔn)，確保污水處理廠安全、穩(wěn)定、高效、達(dá)標(biāo)運行。
運營管理標(biāo)準(zhǔn)包含水量管理指標(biāo)、設(shè)備管理指標(biāo)、運行指標(biāo)、工藝指標(biāo)和質(zhì)量管理四大類，共計百余項指標(biāo)。針對不同污水處理工藝的各處理工藝段、各設(shè)備的運行參數(shù)，以及工藝運營的各項能耗、藥耗等，明確了強制性指標(biāo)和參考性指標(biāo)。該標(biāo)準(zhǔn)目前已應(yīng)用于北控水務(wù)水廠中，指導(dǎo)水廠的日常運營管理，通過對標(biāo)找差距，提升設(shè)備和工藝的運行效率，確保污水處理廠安全、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)運行的同時，節(jié)能降耗，提高運行效率。
在運營管理標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，集團(tuán)所有在運營項目均制定了一廠一策標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)大區(qū)、集團(tuán)審核生效后，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(wù)
就污水處理行業(yè)而言，智慧水務(wù)主要表現(xiàn)在智慧水廠建設(shè)上。智慧水廠概括來說就是采用先進(jìn)的管理思維和技術(shù)手段，提供一套應(yīng)用于污水廠的智能化控制、物聯(lián)網(wǎng)接入采集、一體化中央監(jiān)控、可視化管控平臺、大數(shù)據(jù)分析和科學(xué)化決策于一體的自動化、智能化、智慧化污水廠整體解決方案，實現(xiàn)污水廠的少人/無人化生產(chǎn)運營管理?？蓾M足現(xiàn)代化污水廠的運營需求，實現(xiàn)污水廠過程管理的精細(xì)化、智能化，提升污水運營效率，提高處理工藝和設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，節(jié)能降耗，降低人工成本。
北控水務(wù)構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的水廠信息數(shù)據(jù)中心，建設(shè)水廠生產(chǎn)運營系統(tǒng)、建立集約化的管控體系、分析決策支持系統(tǒng)、規(guī)范的業(yè)務(wù)流程和建設(shè)運營移動互聯(lián)APP應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)基于云計算、大數(shù)據(jù)的智慧水務(wù)。主要功能板塊包括：
智慧云平臺系統(tǒng)BECloud：具備實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析、污水運營管理、自控遠(yuǎn)程運維和遠(yuǎn)程協(xié)同管理等功能。
水廠數(shù)字雙胞胎系統(tǒng)：數(shù)字雙胞胎系統(tǒng)包括污水廠仿真模擬系統(tǒng)BEThink（典型案例：新塘永和污水處理廠）。BEThink是基于對污水處理廠的深入分析基礎(chǔ)上，嵌入合理的模型，并對模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過BEThink可利用在線水質(zhì)監(jiān)測、化驗室指標(biāo)檢測結(jié)果及各工藝段基礎(chǔ)參數(shù)，模擬水質(zhì)指標(biāo)變化并做出模擬判斷分析，及時優(yōu)化運行參數(shù)，并為工藝升級改造提供參考。
智能控制系統(tǒng)BE-EMR（典型案例：臺州市黃巖江口污水處理廠）。借助工藝智能機(jī)器人“北控小藍(lán)”，可以實現(xiàn)生化系統(tǒng)運行的無人值守和閉環(huán)控制，通過對水、泥、氣、藥等各個關(guān)鍵工藝參數(shù)的智能控制，達(dá)到行業(yè)運行專家的控制水平，大幅度節(jié)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(zhì)，提高系統(tǒng)抗沖擊能力，溶解氧控制精度達(dá)到±0.1mg/l，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。
水醫(yī)生系統(tǒng)BE-Doctor（典型案例：綿陽塔子壩污水處理廠）：BE-Doctor線上平臺，可以為各污水處理廠提供全面的診斷并提供調(diào)控方法，集體檢和治病于一身，既能夠發(fā)現(xiàn)問題，也能夠解決問題。用戶只需要關(guān)聯(lián)運行數(shù)據(jù)即可獲得實時的運行狀態(tài)診斷報告，并根據(jù)診斷發(fā)現(xiàn)的問題對癥下藥，優(yōu)化運行效果。利用BE-Doctor工藝診斷平臺，可以實現(xiàn)對現(xiàn)場運行人員的強賦能，大大提高工作效率。
智慧水務(wù)的建立，不僅實現(xiàn)了水廠的智慧化運營，更將專家經(jīng)驗直接賦能到一線，大大提升了運行效率。同時，在實現(xiàn)單廠智慧化運營的基礎(chǔ)上，進(jìn)行管理模式變革，建立區(qū)域中心，多水廠集中監(jiān)、管（控）（典型案例：大嶺山組團(tuán)項目），實現(xiàn)扁平化、集約化管理，可提高人員效益、節(jié)能增效。
通過智慧水務(wù)的運行，2020年北控水務(wù)原材料噸水成本下降25.8%，年節(jié)約碳源15000噸、除磷劑20000噸，并大幅減少二氧化排放量和剩余污泥量。
工藝運行優(yōu)化
北控水務(wù)開發(fā)了線上工藝調(diào)控工具，包括預(yù)處理、生化處理和深度處理等主要工藝環(huán)節(jié)，共有8個方向、37個工具包，線上工藝調(diào)控工具內(nèi)核邏輯與智能控制相似，是在當(dāng)前自控基礎(chǔ)仍不夠完善的行業(yè)背景下對智能控制的補充，可實現(xiàn)一線運行的傻瓜式操作。線上工藝調(diào)控工具內(nèi)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(yōu)解控制等。工藝調(diào)控工具創(chuàng)造性地解決了集團(tuán)項目多、專家難以覆蓋所有項目的痛點，將最先進(jìn)的工藝調(diào)控方法轉(zhuǎn)化為平臺化的應(yīng)用工具，打開了將專家成熟經(jīng)驗直接賦能一線的通路。
工藝調(diào)控工具可將專家經(jīng)驗無限復(fù)制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，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(diào)控工具優(yōu)化后，6月份碳源費用僅3萬元，碳源費用節(jié)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(qū)污水處理廠等6個項目。采用DO控制、生物除磷、高效池運行、污泥混合調(diào)控工具，項目年節(jié)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(wù)擁有40座再生水廠，再生水項目規(guī)模突破100萬噸/日，其中63.7%用于生態(tài)補給，18.8%用于補充水源，7.9%用于工業(yè)用水，6.5%用于景觀用水，3.2%用于市政雜用水。
典型案例：新加坡樟宜Ⅱ 新生水廠。新加坡政府提出開發(fā)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(chǎn)水能力為22.8萬噸/日，采用雙膜工藝（微濾+反滲透）。原水為樟宜污水廠出水，經(jīng)處理后生產(chǎn)的新生水滿足新加坡《新生水出水標(biāo)準(zhǔn)》及《飲用水標(biāo)準(zhǔn)》，為新加坡提供工業(yè)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(shè)計規(guī)模8萬噸/日，對污水進(jìn)行深度處置后，水質(zhì)滿足北京市地標(biāo)B（高于一級A標(biāo)準(zhǔn)）。達(dá)標(biāo)的尾水一路作為市政雜用水；另一路排入南沙河作為生態(tài)補給用水，提升河道水體質(zhì)量；第三路作為北部京能熱電廠的生產(chǎn)冷卻用水，進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
可持續(xù)新工藝探索
為節(jié)約運營難題和提質(zhì)增效，北控水務(wù)長期探索低能耗、低成本等可持續(xù)新工藝，以及資源回收新技術(shù)，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，并取得了一定進(jìn)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，生化處理采用A2O工藝，長期進(jìn)水碳氮比偏低（COD/TN=4:1），為確保出水總氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，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，污水處理廠嘗試采用同步硝化反硝化工藝，進(jìn)行了以下4個方面的調(diào)整和優(yōu)化：
（1）多點進(jìn)水（部分進(jìn)水直接進(jìn)缺氧區(qū)）；
（2）降低、優(yōu)化好氧區(qū)溶解氧濃度；
（3）曝氣池末端設(shè)立消氧區(qū)；
（4）提高生物池活性污泥濃度。
經(jīng)過運行驗證，優(yōu)化后的系統(tǒng)運行穩(wěn)定，效果良好，具體表現(xiàn)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(wěn)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(jié)約成本30余萬元（不計污泥減量部分的成本節(jié)約）；
（4）處理能力提高2000-4000噸/日。
污水處理廠光伏發(fā)電及綠色能源利用情況
城市污水處理廠一般建設(shè)在郊區(qū)，占地面積大、周圍居民較少、高層建筑少，且有充分的陽光。污水處理廠的構(gòu)筑物頂層面積一般較大，有利于光伏組件的安裝和利用，適合光伏發(fā)電的投資建設(shè)。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(fā)電的長期運行。
光伏發(fā)電為綠色清潔能源，在污水處理廠的應(yīng)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(wù)目前已有超過42家污水處理廠采用光伏發(fā)電，總裝機(jī)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(fā)電項目
江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目位于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(qū)內(nèi)污水池、沉淀池、絮凝池、辦公樓屋面、新建廠區(qū)道路，以光伏通廊或光伏車棚的形式建設(shè)光伏電站，總安裝容量約8.1MW，采用0.4KV電壓等級并網(wǎng)、“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，于2017年12月底完成并網(wǎng)。
道阻且長，行則將至。作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的時間窗口偏緊，工作任務(wù)偏重，必須以抓鐵有痕、踏石留印的勁頭，以節(jié)能降碳為重要抓手，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動力，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上。在此大背景下，北控水務(wù)將致力于科技研發(fā)和新技術(shù)推廣，持續(xù)打造卓越運營能力，著力推動一批優(yōu)秀產(chǎn)品在行業(yè)廣泛應(yīng)用，全面助力“雙碳”目標(biāo)達(dá)成。
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