2022年11月，雙百聯(lián)盟在“2022（第十四屆）水業(yè)熱點論壇”發(fā)布了第二期“雙百跨越”污水處理標(biāo)桿比選活動結(jié)果。本次標(biāo)桿比選活動歷時4個月，來自32家水務(wù)企業(yè)的73座污水處理廠進(jìn)入?yún)^(qū)域評審環(huán)節(jié)，最終25家水務(wù)企業(yè)的33座污水廠上榜（33座污水廠上榜，第二期“雙百跨越”標(biāo)桿污水廠榜單發(fā)布）。

(資料圖片僅供參考)

為傳播標(biāo)桿廠優(yōu)秀建設(shè)和運(yùn)營管理經(jīng)驗，雙百聯(lián)盟將以“精細(xì)化-智慧化-資源化-低碳化-生態(tài)化-社會化”評選維度，系統(tǒng)展示第二期標(biāo)桿廠風(fēng)采。本文以資源化標(biāo)桿廠——青島水務(wù)集團(tuán)團(tuán)島污水處理廠為案例，向行業(yè)同仁展示該廠的資源化特征優(yōu)勢，為污水處理廠資源化建設(shè)提供案例支持。

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

01基本情況

青島水務(wù)集團(tuán)團(tuán)島污水處理廠位于市南區(qū)團(tuán)島三路8號，占地面積約10公頃，服務(wù)人口26萬，匯水面積約14.6平方公里，服務(wù)范圍為市南區(qū)中西部及部分市北區(qū)，污水處理廠設(shè)計規(guī)模為10萬立方米/日，以生活污水為主。

青島水務(wù)集團(tuán)團(tuán)島污水處理廠是中、德政府金融合作項目。概算造價為3.24億人民幣，其中德國政府贈款2500萬馬克，用于購買主要機(jī)電設(shè)備及提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)等。該工程于1996年12月開工建設(shè)，1998年12月通水調(diào)試，1999年4月正式運(yùn)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(chǔ)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(jī)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；同時為保證氨氮、總磷等穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，增加碳源投放和化學(xué)除磷。升級改造項目于2010年初破土動工，2011年3月進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，并于2011年6月通過環(huán)保局一級A的監(jiān)測驗收。

團(tuán)島污水處理廠自運(yùn)行以來，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(wěn)定。COD、BOD5、SS、NH3-N等指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，一級A驗收后，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。取得了良好的社會效益。截止到2021年底，累計處理污水55832.10萬噸，削減污染物累計：COD 44.42萬噸，BOD 21.13萬噸，氨氮3.04萬噸，總磷0.51萬噸，SS 25.30萬噸，產(chǎn)生沼氣3900萬立方米，自2012年10月份啟動沼氣發(fā)電項目，累計發(fā)電2502萬度，為減輕膠州灣的污染和節(jié)能減排做出了積極的貢獻(xiàn)。

圖1  青島市團(tuán)島污水處理廠全景

02特征優(yōu)勢

青島水務(wù)集團(tuán)團(tuán)島污水處理廠自建成起就高度重視資源綜合利用，在運(yùn)行過程中，充分利用本廠工藝特色，優(yōu)化工藝運(yùn)行，提高原水碳源利用效率和設(shè)備運(yùn)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，在實現(xiàn)污泥減量和穩(wěn)定化的同時，回收高熱值的沼氣，并利用沼氣進(jìn)行發(fā)電用于本廠生產(chǎn)，從而實現(xiàn)資源利用節(jié)能減碳的目的；協(xié)同處理啤酒廠廢水，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(dá)到19515 tCO2e

從建廠起團(tuán)島污水處理廠就啟動了污泥中溫厭氧消化，在實現(xiàn)污泥穩(wěn)定減量的同時，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(dá)173.37萬立方米，僅此一項年碳減排量可達(dá)19515 tCO2e。依據(jù)《污水處理廠低碳運(yùn)行評價技術(shù)規(guī)范》，團(tuán)島污水處理廠2021年度自查直接碳排放強(qiáng)度為-0.488，低碳運(yùn)行水平為一級。

圖2 建廠以來沼氣產(chǎn)量（萬立方米）

②利用沼氣進(jìn)行沼氣發(fā)電，年均沼氣發(fā)電275.84萬度，碳減排2598 tCO2e

2012年底團(tuán)島污水處理廠啟動沼氣發(fā)電項目，建成兩臺500kw發(fā)電機(jī)組，在獲取能源的同時，將發(fā)電余熱通過余熱鍋爐引入污泥熱交換系統(tǒng)，為消化污泥加熱，減少沼氣鍋爐運(yùn)行時間。每年5月至11月，沼氣發(fā)電的余熱基本可滿足污泥消化需要。截止2021年年均發(fā)電275.84萬度，每年可節(jié)約電網(wǎng)購電費(fèi)用180余萬元，可減少碳排放超2598 tCO2e。升級改造后日均發(fā)電量6600度以上，占全廠用電量比例最高可達(dá)22%左右。

圖 3 近六年日均發(fā)電量圖

圖 4 沼氣發(fā)電機(jī)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(yùn)行新模式

2021年5月團(tuán)島污水處理廠與青島啤酒股份有限公司青島啤酒廠簽訂協(xié)議，實現(xiàn)“污水廠喝上青島啤酒”。

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。

啤酒廢水為實現(xiàn)高效利用采用分類處置方式，在團(tuán)島污水處理廠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家評審團(tuán)的科技成果評價中獲評“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，增加污水廠進(jìn)水碳源

除了啤酒熱凝固物的精準(zhǔn)利用外，啤酒廠其他廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池勻質(zhì)后直接排入市政管道進(jìn)入污水處理廠，經(jīng)許可后的排水協(xié)議，啤酒廠出水CODcr濃度由原來的500mg/L升至3500mg/L，在降低啤酒廠污水處理成本和碳排放的同時，將啤酒廢水中豐富的有機(jī)質(zhì)保留下來補(bǔ)充污水廠進(jìn)水碳源。一年來共接收直排水78.12萬噸，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出水替代自來水回用，為城市提供第二水源

青島市是我國嚴(yán)重缺水城市之一，水資源供需矛盾突出，形勢十分嚴(yán)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、海水入侵等問題。要解決水資源短缺問題，方法無外乎開源節(jié)流，而污水處理廠出水可以提供很好的第二水源。

團(tuán)島污水處理廠廠內(nèi)建有完善的回用水管網(wǎng)，利用回用水進(jìn)行沖廁、綠化、設(shè)備沖洗、藥劑溶解和稀釋以及廠區(qū)景觀用水等，并將部分出水通過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(jié)約自來水61萬噸，節(jié)約自來水費(fèi)335萬元。

圖 7 廠區(qū)回用水景觀

圖 8 設(shè)備沖洗

②將出水用于熱源泵系統(tǒng)，提供清潔能源

2016年團(tuán)島污水處理廠建成污水熱源泵系統(tǒng)，采用兩臺螺桿式水源熱泵機(jī)組，利用本廠出水中蘊(yùn)含的熱能作為冷熱源，為包括青島水務(wù)環(huán)境調(diào)度中心在內(nèi)的13000平方米的辦公面積供冷和供暖，年用水量達(dá)60多萬噸。

除上述污水熱源泵系統(tǒng)外，中節(jié)能下屬的青島藍(lán)海恒元新能源有限公司利用本廠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4.3萬平方米和30萬平方米，年用水量159萬噸。

綜合團(tuán)島污水處理廠出水資源綜合利用量和作為能源的利用量，年回用水量為280萬噸，占總處理水量的7.4%。

圖 9 本廠熱泵機(jī)組

圖 10 本廠工作區(qū)域末端設(shè)備

4、強(qiáng)化管理、優(yōu)化工藝，實現(xiàn)節(jié)能降耗

① 優(yōu)化工藝，提高原水利用效率，降低藥劑消耗

隨著出水標(biāo)準(zhǔn)要求的升高，出水水質(zhì)要求也越來越高，如何在確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下實現(xiàn)節(jié)能降耗，是每一個污水處理廠生產(chǎn)人員所面臨的挑戰(zhàn)。近年來，隨著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(wěn)定達(dá)標(biāo)，團(tuán)島污水處理廠增加了碳源投加和化學(xué)除磷。2021年度生產(chǎn)藥劑支出占到主營業(yè)務(wù)成本的12.5%，而碳源支出占到總藥劑支出超過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(tuán)島污水處理廠的關(guān)注重點。首先充分利用初沉池為多格平流池的優(yōu)勢，根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)和水量，靈活調(diào)控運(yùn)行池數(shù)，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(dāng)降低生物池污泥濃度，減少生物池的內(nèi)源消耗，從而降低藥耗。在2020年夏季，采用上述措施實現(xiàn)近一個月碳源零投加，效果顯著。但由于團(tuán)島污水處理廠近年來進(jìn)水水質(zhì)較為復(fù)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，五年實現(xiàn)噸水單耗降低24.8%。

圖 11 近6年千噸水電單耗（kWh/kt）

首先在AAO+MBBR工藝中，鼓風(fēng) 機(jī)用電是重點。團(tuán)島污水處理廠在建廠之初就實現(xiàn)了生物池溶解氧的精準(zhǔn)調(diào)控，升級改造工程實施后，團(tuán)島廠根據(jù)工藝變化，通過優(yōu)化風(fēng)機(jī)運(yùn)行程序，實現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)用電單耗逐年降低。2021年鼓風(fēng)機(jī)用電量占全廠生產(chǎn)用電量比例由2016年的43.6%降低到38.0%。適當(dāng)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(jī)電單耗

03企業(yè)榮譽(yù)

團(tuán)島污水處理廠運(yùn)行以來，著眼于建設(shè)一流污水處理廠，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

在建廠之初就高于標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行以來，團(tuán)島廠生物脫氮除磷效率一直保持良好的運(yùn)行記錄，出水總氮總磷穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且呈現(xiàn)降低趨勢。

圖 13 獲獎證書

2、優(yōu)秀運(yùn)營單位

團(tuán)島廠不斷強(qiáng)化管理，先后獲得“全國城市污水處理廠運(yùn)行管理示范項目”、“全省城市污水處理廠績效考評示范單位”和全省城市污水處理廠“十佳運(yùn)營單位”。

圖 14 相關(guān)榮譽(yù)

3、綠色低碳發(fā)展標(biāo)兵

團(tuán)島廠始終致力于綠色發(fā)展和資源綜合利用，先后獲得“全國城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能減排績效考核達(dá)標(biāo)競賽十佳達(dá)標(biāo)單位”“青島市資源綜合利用和節(jié)能工作先進(jìn)單位”“青島市清潔生產(chǎn)企業(yè)”稱號?！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未來計劃

榮譽(yù)只屬于歷史。著眼未來，綠色低碳發(fā)展是團(tuán)島污水處理廠的不懈追求。向內(nèi)將立足于提高出水水質(zhì)，強(qiáng)化科技研發(fā)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)和管理，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加大智慧水廠的建設(shè)工作，進(jìn)一步提高設(shè)備的自動化管理水平，完善精準(zhǔn)加藥系統(tǒng)，同時進(jìn)一步深化原水碳源利用的研究和開發(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，降低藥耗的同時實現(xiàn)低碳運(yùn)行；向外加大進(jìn)水水質(zhì)的溯源管理，提高生產(chǎn)運(yùn)行中工藝調(diào)整的及時性和有效性，進(jìn)一步降低運(yùn)營風(fēng)險，同時結(jié)合城市規(guī)劃，擴(kuò)大回用水的利用范圍和途徑，提高出水回用率。

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