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(xiàng)目并已取得一定成績(jī)。立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，北控水務(wù)為推動(dòng)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(yùn)營(yíng)管理中心污水管理部部門(mén)經(jīng)理魏彬結(jié)合北控水務(wù)實(shí)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(dú)特優(yōu)勢(shì)。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(kāi)發(fā)價(jià)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(guò)程中，污水源可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是利用沒(méi)有被處理過(guò)的原生污水作為熱源；另一類(lèi)是以通過(guò)城市污水廠處理過(guò)的中水或二級(jí)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(wàn)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(tái)水源熱泵，每臺(tái)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(xiàng)目處理工藝采用分級(jí)/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(yíng)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(chē)用燃?xì)猓瑥亩鴮?shí)現(xiàn)污泥的“減量化、穩(wěn)定化、無(wú)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(yùn)營(yíng)情況
運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)
北控水務(wù)根據(jù)多個(gè)水廠的運(yùn)營(yíng)管理數(shù)據(jù)，以及多年經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和測(cè)試，針對(duì)污水處理運(yùn)營(yíng)提出一套運(yùn)營(yíng)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(yùn)行。
運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)包含水量管理指標(biāo)、設(shè)備管理指標(biāo)、運(yùn)行指標(biāo)、工藝指標(biāo)和質(zhì)量管理四大類(lèi)，共計(jì)百余項(xiàng)指標(biāo)。針對(duì)不同污水處理工藝的各處理工藝段、各設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，以及工藝運(yùn)營(yíng)的各項(xiàng)能耗、藥耗等，明確了強(qiáng)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(yùn)營(yíng)管理，通過(guò)對(duì)標(biāo)找差距，提升設(shè)備和工藝的運(yùn)行效率，確保污水處理廠安全、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)運(yùn)行的同時(shí)，節(jié)能降耗，提高運(yùn)行效率。
在運(yùn)營(yíng)管理標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，集團(tuán)所有在運(yùn)營(yíng)項(xiàng)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(xiàng)目運(yùn)行的明燈，精益求精，不斷提升項(xiàng)目運(yùn)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(lái)說(shuō)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(tái)、大數(shù)據(jù)分析和科學(xué)化決策于一體的自動(dòng)化、智能化、智慧化污水廠整體解決方案，實(shí)現(xiàn)污水廠的少人/無(wú)人化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理?？蓾M足現(xiàn)代化污水廠的運(yùn)營(yíng)需求，實(shí)現(xiàn)污水廠過(guò)程管理的精細(xì)化、智能化，提升污水運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)移動(dòng)互聯(lián)APP應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于云計(jì)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(tái)系統(tǒng)BECloud：具備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析、污水運(yùn)營(yíng)管理、自控遠(yuǎn)程運(yùn)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(duì)污水處理廠的深入分析基礎(chǔ)上，嵌入合理的模型，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)BEThink可利用在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)、化驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè)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(shí)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，并為工藝升級(jí)改造提供參考。
智能控制系統(tǒng)BE-EMR（典型案例：臺(tái)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(shí)現(xiàn)生化系統(tǒng)運(yùn)行的無(wú)人值守和閉環(huán)控制，通過(guò)對(duì)水、泥、氣、藥等各個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)的智能控制，達(dá)到行業(yè)運(yùn)行專家的控制水平，大幅度節(jié)省運(yùn)行的電耗和藥耗，降低電耗10-20%，降低藥耗20-90%，同時(shí)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(yáng)塔子壩污水處理廠）：BE-Doctor線上平臺(tái)，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(wèn)題，也能夠解決問(wèn)題。用戶只需要關(guān)聯(lián)運(yùn)行數(shù)據(jù)即可獲得實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)診斷報(bào)告，并根據(jù)診斷發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)癥下藥，優(yōu)化運(yùn)行效果。利用BE-Doctor工藝診斷平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的強(qiáng)賦能，大大提高工作效率。
智慧水務(wù)的建立，不僅實(shí)現(xiàn)了水廠的智慧化運(yùn)營(yíng)，更將專家經(jīng)驗(yàn)直接賦能到一線，大大提升了運(yùn)行效率。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)單廠智慧化運(yùn)營(yíng)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(xiàng)目），實(shí)現(xiàn)扁平化、集約化管理，可提高人員效益、節(jié)能增效。
通過(guò)智慧水務(wù)的運(yùn)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(yùn)行優(yōu)化
北控水務(wù)開(kāi)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(gè)方向、37個(gè)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(duì)智能控制的補(bǔ)充，可實(shí)現(xiàn)一線運(yùn)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(xiàng)目多、專家難以覆蓋所有項(xiàng)目的痛點(diǎn)，將最先進(jìn)的工藝調(diào)控方法轉(zhuǎn)化為平臺(tái)化的應(yīng)用工具，打開(kāi)了將專家成熟經(jīng)驗(yàn)直接賦能一線的通路。
工藝調(diào)控工具可將專家經(jīng)驗(yàn)無(wú)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(fèi)用200萬(wàn)元，月均40萬(wàn)元。通過(guò)調(diào)控工具優(yōu)化后，6月份碳源費(fèi)用僅3萬(wàn)元，碳源費(fèi)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(gè)項(xiàng)目。采用DO控制、生物除磷、高效池運(yùn)行、污泥混合調(diào)控工具，項(xiàng)目年節(jié)約電費(fèi)177萬(wàn)元、碳源成本600萬(wàn)元、除磷成本81萬(wàn)元。
再生水
北控水務(wù)擁有40座再生水廠，再生水項(xiàng)目規(guī)模突破100萬(wàn)噸/日，其中63.7%用于生態(tài)補(bǔ)給，18.8%用于補(bǔ)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(kāi)發(fā)四大“國(guó)家水喉”計(jì)劃，其中之一就是污水再利用項(xiàng)目，即“新生水(NEWater)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目產(chǎn)水能力為22.8萬(wàn)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(lái)水水源補(bǔ)充。
典型案例：北京稻香湖再生水廠。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模8萬(wàn)噸/日，對(duì)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(jí)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(bǔ)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(yùn)營(yíng)難題和提質(zhì)增效，北控水務(wù)長(zhǎng)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(wàn)噸/日，生化處理采用A2O工藝，長(zhǎng)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(yùn)行中需補(bǔ)充大量碳源，大大增加了污水處理成本。
為此，2018年開(kāi)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(gè)方面的調(diào)整和優(yōu)化：
（1）多點(diǎn)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(guò)運(yùn)行驗(yàn)證，優(yōu)化后的系統(tǒng)運(yùn)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(wàn)元（不計(jì)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?chē)用褫^少、高層建筑少，且有充分的陽(yáng)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(shí)，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(zhǎng)，適合光伏發(fā)電的長(zhǎng)期運(yùn)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(guò)42家污水處理廠采用光伏發(fā)電，總裝機(jī)容量超過(guò)32.19MW。
典型案例：江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目
江蘇宜興污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)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(chē)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(jí)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(zhǎng)，行則將至。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)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(zhǎng)動(dòng)力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(yùn)營(yíng)能力，著力推動(dòng)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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