2022年11月，雙百聯(lián)盟在“2022（第十四屆）水業(yè)熱點(diǎn)論壇”發(fā)布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動(dòng)結果。本次標桿比選活動(dòng)歷時(shí)4個(gè)月，來(lái)自32家水務(wù)企業(yè)的73座污水處理廠(chǎng)進(jìn)入區域評審環(huán)節，最終25家水務(wù)企業(yè)的33座污水廠(chǎng)上榜（33座污水廠(chǎng)上榜，第二期“雙百跨越”標桿污水廠(chǎng)榜單發(fā)布）。

(資料圖片僅供參考)

為傳播標桿廠(chǎng)優(yōu)秀建設和運營(yíng)管理經(jīng)驗，雙百聯(lián)盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態(tài)化-社會(huì )化”評選維度，系統展示第二期標桿廠(chǎng)風(fēng)采。本文以資源化標桿廠(chǎng)——青島水務(wù)集團團島污水處理廠(chǎng)為案例，向行業(yè)同仁展示該廠(chǎng)的資源化特征優(yōu)勢，為污水處理廠(chǎng)資源化建設提供案例支持。

青島水務(wù)集團團島污水處理廠(chǎng)在本次標桿比選中，榮獲“資源化—生產(chǎn)環(huán)節資源化利用標桿污水廠(chǎng)”稱(chēng)號?！半p百跨越”污水處理標桿聯(lián)盟顧問(wèn)專(zhuān)家，原北京市市政工程設計研究總院有限公司副總工程師杭世珺點(diǎn)評道：作為20多年的老廠(chǎng)依然保持優(yōu)良運行狀態(tài)，與附近青島啤酒廠(chǎng)的廢水協(xié)同處理，提高進(jìn)水濃度的同時(shí)與污泥協(xié)同厭氧消化產(chǎn)沼氣，建設沼氣發(fā)電項目，并且建設水源熱泵項目為調度中心和附近居民提供冷熱源，實(shí)現資源能源的充分開(kāi)發(fā)利用?！半p百跨越”污水處理標桿聯(lián)盟顧問(wèn)專(zhuān)家，中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授/博士生導師王洪臣點(diǎn)評道：該廠(chǎng)在資源循環(huán)利用模式的創(chuàng )新上有鮮明的特點(diǎn)，是因地制宜的資源能源綜合開(kāi)發(fā)利用的典型代表。

01基本情況

青島水務(wù)集團團島污水處理廠(chǎng)位于市南區團島三路8號，占地面積約10公頃，服務(wù)人口26萬(wàn)，匯水面積約14.6平方公里，服務(wù)范圍為市南區中西部及部分市北區，污水處理廠(chǎng)設計規模為10萬(wàn)立方米/日，以生活污水為主。

青島水務(wù)集團團島污水處理廠(chǎng)是中、德政府金融合作項目。概算造價(jià)為3.24億人民幣，其中德國政府贈款2500萬(wàn)馬克，用于購買(mǎi)主要機電設備及提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)等。該工程于1996年12月開(kāi)工建設，1998年12月通水調試，1999年4月正式運行，采用“改良AAO”工藝。

2010年對原有工藝進(jìn)行升級改造：增建一組曝氣沉砂池；在原有AAO工藝基礎上進(jìn)行生物池改造，增加MBBR工藝，重新分配池容比后在好氧池投加生物填料，提高生物池的處理能力；增加深度處理工藝，采用機械攪拌快速混合、小網(wǎng)格絮凝、斜板沉淀池、濾布濾池和紫外消毒；同時(shí)為保證氨氮、總磷等穩定達標，增加碳源投放和化學(xué)除磷。升級改造項目于2010年初破土動(dòng)工，2011年3月進(jìn)行聯(lián)機調試，并于2011年6月通過(guò)環(huán)保局一級A的監測驗收。

團島污水處理廠(chǎng)自運行以來(lái)，一直保持了良好的污水處理率和污泥處置率，并且處理效果較穩定。COD、BOD5、SS、NH3-N等指標達到或優(yōu)于國家二級排放標準，一級A驗收后，出水水質(zhì)穩定達標。取得了良好的社會(huì )效益。截止到2021年底，累計處理污水55832.10萬(wàn)噸，削減污染物累計：COD 44.42萬(wàn)噸，BOD 21.13萬(wàn)噸，氨氮3.04萬(wàn)噸，總磷0.51萬(wàn)噸，SS 25.30萬(wàn)噸，產(chǎn)生沼氣3900萬(wàn)立方米，自2012年10月份啟動(dòng)沼氣發(fā)電項目，累計發(fā)電2502萬(wàn)度，為減輕膠州灣的污染和節能減排做出了積極的貢獻。

圖1  青島市團島污水處理廠(chǎng)全景

02特征優(yōu)勢

青島水務(wù)集團團島污水處理廠(chǎng)自建成起就高度重視資源綜合利用，在運行過(guò)程中，充分利用本廠(chǎng)工藝特色，優(yōu)化工藝運行，提高原水碳源利用效率和設備運行效率，降低用電單耗和藥劑單耗；市政污泥采用中溫厭氧消化工藝，在實(shí)現污泥減量和穩定化的同時(shí)，回收高熱值的沼氣，并利用沼氣進(jìn)行發(fā)電用于本廠(chǎng)生產(chǎn)，從而實(shí)現資源利用節能減碳的目的；協(xié)同處理啤酒廠(chǎng)廢水，打造上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同資源化利用新模式；不斷拓展尾水的利用渠道，提供高品質(zhì)的市政雜用水和清潔能源，打造全過(guò)程的資源綜合利用和綠色低碳發(fā)展模式。

1、污泥中溫厭氧消化，獲得沼氣，減少碳排放

①初沉污泥和剩余污泥濃縮后進(jìn)行中溫厭氧消化獲得沼氣，年均碳減排量達到19515 tCO2e

從建廠(chǎng)起團島污水處理廠(chǎng)就啟動(dòng)了污泥中溫厭氧消化，在實(shí)現污泥穩定減量的同時(shí)，獲得高熱值的沼氣，并對其進(jìn)行收集、凈化和利用。年沼氣產(chǎn)量達173.37萬(wàn)立方米，僅此一項年碳減排量可達19515 tCO2e。依據《污水處理廠(chǎng)低碳運行評價(jià)技術(shù)規范》，團島污水處理廠(chǎng)2021年度自查直接碳排放強度為-0.488，低碳運行水平為一級。

圖2 建廠(chǎng)以來(lái)沼氣產(chǎn)量（萬(wàn)立方米）

②利用沼氣進(jìn)行沼氣發(fā)電，年均沼氣發(fā)電275.84萬(wàn)度，碳減排2598 tCO2e

2012年底團島污水處理廠(chǎng)啟動(dòng)沼氣發(fā)電項目，建成兩臺500kw發(fā)電機組，在獲取能源的同時(shí)，將發(fā)電余熱通過(guò)余熱鍋爐引入污泥熱交換系統，為消化污泥加熱，減少沼氣鍋爐運行時(shí)間。每年5月至11月，沼氣發(fā)電的余熱基本可滿(mǎn)足污泥消化需要。截止2021年年均發(fā)電275.84萬(wàn)度，每年可節約電網(wǎng)購電費用180余萬(wàn)元，可減少碳排放超2598 tCO2e。升級改造后日均發(fā)電量6600度以上，占全廠(chǎng)用電量比例最高可達22%左右。

圖 3 近六年日均發(fā)電量圖

圖 4 沼氣發(fā)電機組

2、啤酒廢水與市政污水協(xié)同處理，打造上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同綠色低碳運行新模式

2021年5月團島污水處理廠(chǎng)與青島啤酒股份有限公司青島啤酒廠(chǎng)簽訂協(xié)議，實(shí)現“污水廠(chǎng)喝上青島啤酒”。

①高濃度廢水—啤酒熱凝固物與污泥協(xié)同厭氧發(fā)酵，年碳減排量增加3874.82 tCO2e。

啤酒廢水為實(shí)現高效利用采用分類(lèi)處置方式，在團島污水處理廠(chǎng)高濃度啤酒熱凝固物與市政污泥進(jìn)行協(xié)同厭氧產(chǎn)升沼氣。2021年6月至2022年5月一年間，共利用啤酒熱凝固物10039噸，產(chǎn)生沼氣205.18萬(wàn)立方米，較投加前增加沼氣產(chǎn)量19.8%，增加碳減排量3874.82 tCO2e。2022年9月14日該技術(shù)作為“啤酒高濃度廢水與市政污水協(xié)同處理關(guān)鍵技術(shù)”的組成部分，在以中國工程院馬軍院士為首的專(zhuān)家評審團的科技成果評價(jià)中獲評“國際領(lǐng)先水平”。

圖 5 啤酒熱凝固物投加前后沼氣產(chǎn)量圖（萬(wàn)立方米）

圖 6 啤酒熱凝固物卸料

② 低濃度啤酒廢水直排，增加污水廠(chǎng)進(jìn)水碳源

除了啤酒熱凝固物的精準利用外，啤酒廠(chǎng)其他廢水經(jīng)調節池勻質(zhì)后直接排入市政管道進(jìn)入污水處理廠(chǎng)，經(jīng)許可后的排水協(xié)議，啤酒廠(chǎng)出水CODcr濃度由原來(lái)的500mg/L升至3500mg/L，在降低啤酒廠(chǎng)污水處理成本和碳排放的同時(shí)，將啤酒廢水中豐富的有機質(zhì)保留下來(lái)補充污水廠(chǎng)進(jìn)水碳源。一年來(lái)共接收直排水78.12萬(wàn)噸，進(jìn)水碳源增加了239.04噸，減少碳減排量334.65 tCO2e。啤酒廢水與污水處理協(xié)同發(fā)展打造了上下游協(xié)同低碳綠色發(fā)展新模式。

3、出水回用，提供城市第二水源和清潔能源

①出水替代自來(lái)水回用，為城市提供第二水源

青島市是我國嚴重缺水城市之一，水資源供需矛盾突出，形勢十分嚴峻。人均水資源近200立方米，僅為全國平均的五分之一，世界的十五分之一，且存在諸如地下水位下降、水質(zhì)污染、海水入侵等問(wèn)題。要解決水資源短缺問(wèn)題，方法無(wú)外乎開(kāi)源節流，而污水處理廠(chǎng)出水可以提供很好的第二水源。

團島污水處理廠(chǎng)廠(chǎng)內建有完善的回用水管網(wǎng)，利用回用水進(jìn)行沖廁、綠化、設備沖洗、藥劑溶解和稀釋以及廠(chǎng)區景觀(guān)用水等，并將部分出水通過(guò)中水管道輸送至配套的中水公司，經(jīng)進(jìn)一步處理后用于市政管道的噴灑、市政綠化、公共廁所沖廁、周邊公園用水等，年節約自來(lái)水61萬(wàn)噸，節約自來(lái)水費335萬(wàn)元。

圖 7 廠(chǎng)區回用水景觀(guān)

圖 8 設備沖洗

②將出水用于熱源泵系統，提供清潔能源

2016年團島污水處理廠(chǎng)建成污水熱源泵系統，采用兩臺螺桿式水源熱泵機組，利用本廠(chǎng)出水中蘊含的熱能作為冷熱源，為包括青島水務(wù)環(huán)境調度中心在內的13000平方米的辦公面積供冷和供暖，年用水量達60多萬(wàn)噸。

除上述污水熱源泵系統外，中節能下屬的青島藍海恒元新能源有限公司利用本廠(chǎng)出水為周邊部分居民樓進(jìn)行供冷和供暖，服務(wù)面積分別為4.3萬(wàn)平方米和30萬(wàn)平方米，年用水量159萬(wàn)噸。

綜合團島污水處理廠(chǎng)出水資源綜合利用量和作為能源的利用量，年回用水量為280萬(wàn)噸，占總處理水量的7.4%。

圖 9 本廠(chǎng)熱泵機組

圖 10 本廠(chǎng)工作區域末端設備

4、強化管理、優(yōu)化工藝，實(shí)現節能降耗

① 優(yōu)化工藝，提高原水利用效率，降低藥劑消耗

隨著(zhù)出水標準要求的升高，出水水質(zhì)要求也越來(lái)越高，如何在確保出水水質(zhì)穩定達標的前提下實(shí)現節能降耗，是每一個(gè)污水處理廠(chǎng)生產(chǎn)人員所面臨的挑戰。近年來(lái)，隨著(zhù)人們生活方式的改變，進(jìn)水碳氮比和碳磷比均較低。為保證出水總磷和總氮穩定達標，團島污水處理廠(chǎng)增加了碳源投加和化學(xué)除磷。2021年度生產(chǎn)藥劑支出占到主營(yíng)業(yè)務(wù)成本的12.5%，而碳源支出占到總藥劑支出超過(guò)75%。因此提高生物處理脫氮除磷效果和原水碳源的利用效率成為團島污水處理廠(chǎng)的關(guān)注重點(diǎn)。首先充分利用初沉池為多格平流池的優(yōu)勢，根據進(jìn)出水水質(zhì)和水量，靈活調控運行池數，減少初沉池中碳源的削減量，增加生物池進(jìn)水碳源。其次充分利用MBBR工藝中填料中微生物豐富的優(yōu)勢，適當降低生物池污泥濃度，減少生物池的內源消耗，從而降低藥耗。在2020年夏季，采用上述措施實(shí)現近一個(gè)月碳源零投加，效果顯著(zhù)。但由于團島污水處理廠(chǎng)近年來(lái)進(jìn)水水質(zhì)較為復雜，碳源單耗總的變化趨勢并不明顯。

②多措并舉，不斷降低用電單耗，五年實(shí)現噸水單耗降低24.8%。

圖 11 近6年千噸水電單耗（kWh/kt）

首先在A(yíng)AO+MBBR工藝中，鼓風(fēng) 機用電是重點(diǎn)。團島污水處理廠(chǎng)在建廠(chǎng)之初就實(shí)現了生物池溶解氧的精準調控，升級改造工程實(shí)施后，團島廠(chǎng)根據工藝變化，通過(guò)優(yōu)化風(fēng)機運行程序，實(shí)現鼓風(fēng)機用電單耗逐年降低。2021年鼓風(fēng)機用電量占全廠(chǎng)生產(chǎn)用電量比例由2016年的43.6%降低到38.0%。適當降低生物池污泥濃度，也為降低生物池的曝氣電耗創(chuàng )造了條件。

圖 12 近6年污泥濃度和鼓風(fēng)機電單耗

03企業(yè)榮譽(yù)

團島污水處理廠(chǎng)運行以來(lái)，著(zhù)眼于建設一流污水處理廠(chǎng)，抓生產(chǎn)，重管理，先后獲得多項國家、省、市級榮譽(yù)和成果。

1、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎

在建廠(chǎng)之初就高于標準要求，關(guān)注城市污水的生物脫氮除磷技術(shù)，其“城市污水生物脫氮除磷技術(shù)與控制措施研究”獲得“山東省科學(xué)技術(shù)一等獎”“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎”。運行以來(lái)，團島廠(chǎng)生物脫氮除磷效率一直保持良好的運行記錄，出水總氮總磷穩定達標，且呈現降低趨勢。

圖 13 獲獎證書(shū)

2、優(yōu)秀運營(yíng)單位

團島廠(chǎng)不斷強化管理，先后獲得“全國城市污水處理廠(chǎng)運行管理示范項目”、“全省城市污水處理廠(chǎng)績(jì)效考評示范單位”和全省城市污水處理廠(chǎng)“十佳運營(yíng)單位”。

圖 14 相關(guān)榮譽(yù)

3、綠色低碳發(fā)展標兵

團島廠(chǎng)始終致力于綠色發(fā)展和資源綜合利用，先后獲得“全國城鎮污水處理廠(chǎng)節能減排績(jì)效考核達標競賽十佳達標單位”“青島市資源綜合利用和節能工作先進(jìn)單位”“青島市清潔生產(chǎn)企業(yè)”稱(chēng)號?！捌【茝U液與市政污水協(xié)同處置項目”獲選進(jìn)入“山東省綠色低碳技術(shù)成果目錄（2022年）”。

04未來(lái)計劃

榮譽(yù)只屬于歷史。著(zhù)眼未來(lái)，綠色低碳發(fā)展是團島污水處理廠(chǎng)的不懈追求。向內將立足于提高出水水質(zhì)，強化科技研發(fā)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)和管理，在現有基礎上加大智慧水廠(chǎng)的建設工作，進(jìn)一步提高設備的自動(dòng)化管理水平，完善精準加藥系統，同時(shí)進(jìn)一步深化原水碳源利用的研究和開(kāi)發(fā)，如利用初沉池污泥的水解酸化等作用，提高生物池進(jìn)水的易降解碳源，減少甚至取消碳源的投加，降低藥耗的同時(shí)實(shí)現低碳運行；向外加大進(jìn)水水質(zhì)的溯源管理，提高生產(chǎn)運行中工藝調整的及時(shí)性和有效性，進(jìn)一步降低運營(yíng)風(fēng)險，同時(shí)結合城市規劃，擴大回用水的利用范圍和途徑，提高出水回用率。

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