從處理到再生，從去除變回收，從能源消耗者變能源供應(yīng)商，從碳排放到碳中和…… 首創(chuàng)集團首創(chuàng)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(guān)鍵技術(shù)研發(fā)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(shù)”的智慧型污水處理廠，建成后將集資源轉(zhuǎn)化、能源回收、低碳和諧為一身，引領(lǐng)全國污水處理行業(yè)技術(shù)升級。目前，東壩再生水廠已經(jīng)入商業(yè)試運行階段，預(yù)計4月全面竣工
“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(zhì)遠優(yōu)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(zhì)最好項目之一。”首創(chuàng)股份技術(shù)中心負責(zé)人指著全新研發(fā)的“3R Water 未來水處理技術(shù)”演示圖說。3項核心技術(shù)、4項工程創(chuàng)新、5項科學(xué)技術(shù)突破……在“3R Water 未來水處理技術(shù)體系”中，一系列的高新水處理技術(shù)讓人目不暇接，其中許多新技術(shù)不僅國內(nèi)領(lǐng)先，在國際也屬一流水平。過去污水經(jīng)簡單預(yù)處理后進入生化池，通過傳統(tǒng)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(shè)備，污水中的有機污染物在被篩分為固態(tài)和非固態(tài)兩部分后，只有非固態(tài)部分有機污染物才能進入后續(xù)水處理環(huán)節(jié)，余下固態(tài)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(tài)（可溶解+膠態(tài)）的有機污染物通常只占30%~50%，只有這部分才是真正需要且適合進行后續(xù)生化處理的，相比傳統(tǒng)水廠，再生水廠在設(shè)計階段同時兼顧各種污染物的轉(zhuǎn)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。未來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(chǎn)生的能量。東壩再生水廠作為引領(lǐng)全國污水處理行業(yè)革命的示范性項目，首創(chuàng)股份在設(shè)計階段，就力爭打破以物質(zhì)摧毀物質(zhì)、以能源摧毀能源的傳統(tǒng)污水處理方式，改為讓污水廠向資源轉(zhuǎn)化、能源提取方向轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)污水廠“低消耗”可持續(xù)發(fā)展模式。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(shè)備安裝，預(yù)計4 月份全部建成。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(chǎn)甲烷等一系列工序后，有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣進行統(tǒng)一收集再利用。而這些有機污染物，在傳統(tǒng)污水處理廠則全部要在曝氣池中經(jīng)過一系列好氧轉(zhuǎn)化過程，轉(zhuǎn)化為CO2 釋放到大氣中。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，未來污水廠不僅可以實現(xiàn)能源自給自足，同時還有多余的沼氣和熱能向外界輸送。作為面向未來打造的適合中國水質(zhì)水量特點的未來水廠技術(shù)研究與示范項目，東壩再生水廠在低碳和諧、綠色節(jié)能、智慧運營方面做了大量創(chuàng)新工作。受東壩再生水廠場地面積限制，水廠生化池放棄傳統(tǒng)淺水深、大面積設(shè)計方案，萬余立方米的生化池被設(shè)置在地下，深達9米的池深是普通生化池的2倍。風(fēng)機作為負責(zé)給生化池充氧的核心設(shè)備，由于新建生化池采用超深水位設(shè)計，因此傳統(tǒng)風(fēng)機都無法滿足供風(fēng)壓力和變頻需求。“別看就一個尺寸改型，我們從處理工藝到設(shè)備選型全部進行重新設(shè)計，僅為了找到合適的配套風(fēng)機，我們就進行了1年的設(shè)備選型。”研發(fā)人員說。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。走進東壩再生水廠水處理廠房，設(shè)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(wěn)運行著。通過大數(shù)據(jù)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。與傳統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)，目前可以實現(xiàn)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。污水“再生”的過程中，還有一條專門為不溶性污染物準備的能源提取線。在能源提取線上，不溶解的有機物陸續(xù)經(jīng)過水解、提取、厭氧產(chǎn)甲烷等工序，有機污染物轉(zhuǎn)化為沼氣進行統(tǒng)一收集再利用。“在傳統(tǒng)污水處理廠，這些有機污染物往往要在曝氣池中轉(zhuǎn)化為二氧化碳釋放到大氣中；而在未來水廠中，則是將這些能源提取出來。”林甲說，經(jīng)過污水碳磷高效濃縮設(shè)備，未來每處理一噸污水就能提取出5.6克磷、0.026立方米沼氣，每天可以提取44000兆焦耳左右的熱量，約等同于1.5噸煤產(chǎn)生的能量。
目前，水廠正在建設(shè)熱量中心，將回收提取和轉(zhuǎn)化熱量。據(jù)測算，處理1噸污水回收的能量是其消耗量的4倍。“這也就意味著，自給自足之外，這座水廠還有多余的甲烷和熱能向外界輸送，預(yù)計可滿足5萬平方米的采暖供熱。”他說。
