冬奧會(huì)的污水處理廠 有什么“黑科技”？

全康環(huán)保:為努力踐行“綠色辦奧”理念，中國節(jié)能充分發(fā)揮主業(yè)優(yōu)勢，承擔(dān)起冬奧會(huì)期間北京市部分固體廢棄物和污水的處理保障工作。中國節(jié)能所屬中環(huán)水務(wù)小湯山再生水廠與馬池口再生水廠利用精確曝氣系統(tǒng)、多段式A2O工藝等智慧水務(wù)手段提質(zhì)降耗。此外，兩個(gè)水廠還利用污水源熱泵技術(shù)將蘊(yùn)藏在污水中的低品位熱能提取出來，為廠區(qū)供暖。預(yù)計(jì)冬奧期間，小湯山再生水廠將每日處理污水6萬噸，COD減排10噸，氨氮減排0.9噸；馬池口再生水廠將每日處理污水2.5萬噸，COD減排4.5噸，氨氮減排0.75噸。

一、智慧水務(wù)提質(zhì)降耗，支持冬奧排水達(dá)標(biāo)

小湯山再生水廠采用精確曝氣系統(tǒng)，相對(duì)連續(xù)不間斷的傳統(tǒng)曝氣方式，同比節(jié)省約1/5的風(fēng)機(jī)電能（約合1500kWh/日）；采用精確曝氣系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制曝氣量，可有效保證冬奧期間的水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，提升周邊水體及生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。水廠生化系統(tǒng)采用多段式A2O工藝，多段進(jìn)水保證了對(duì)原水中有機(jī)物的充分利用，在增加有機(jī)物去除率的同時(shí)，還減少了碳源藥劑投加量。預(yù)計(jì)冬奧期間，小湯山再生水廠與馬池口再生水廠每日碳源消耗量將不超過0.9噸/m3。此外，還通過控制再生水廠活性污泥濃度、增加污泥內(nèi)源呼吸作用的方式，進(jìn)一步降低碳源藥劑投加量，保障冬奧期間出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。預(yù)計(jì)冬奧期間，小湯山再生水廠與馬池口再生水廠每日除磷藥劑投加量將不超過0.7噸/m3，磷減排量約為0.4噸。

二、水源熱泵節(jié)能高效，助力冬奧低碳減排

污水中的低品位熱能可再生熱能資源。通過污水源熱泵技術(shù)，將蘊(yùn)藏于污水中的豐富的低品位熱能提取出來，為廠區(qū)提供冬季供暖服務(wù)。從污水中每提取4 ℃ 溫差，約能產(chǎn)生4 kW?h/m3 熱能值，節(jié)省了鍋爐房與傳統(tǒng)空調(diào)的費(fèi)用支出。

三、精準(zhǔn)落實(shí)疫情防控，確保冬奧健康安全

2021年，小湯山再生水廠曾承接過小湯山醫(yī)院醫(yī)療廢水和周邊隔離點(diǎn)的污水處理工作。今年，昌平公司將在既往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)做好重點(diǎn)水廠的重點(diǎn)防控，確保冬奧期間的人員健康與環(huán)境安全。為保證對(duì)出水中病菌的有效消殺，昌平公司還制定了次氯酸鈉、臭氧雙重消毒方案――臭氧緊急冷備可在特殊時(shí)期隨時(shí)啟用；次氯酸鈉作為持續(xù)投加消毒劑，可保障對(duì)出水中糞大腸菌群等的有效去除，確保冬奧期間排水安全。冬奧期間，中環(huán)水務(wù)昌平公司馬池口與小湯山再生水廠將全力以赴做好排水保障服務(wù)，全程為“綠色冬奧”注入中國節(jié)能的“綠色力量”。

四、精準(zhǔn)曝氣是什么“黑科技”？

精準(zhǔn)曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現(xiàn)代精細(xì)化自動(dòng)控制方式進(jìn)階的產(chǎn)物。

傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應(yīng)用數(shù)百年，多位國內(nèi)外權(quán)威專家多次提出并強(qiáng)調(diào)，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實(shí)現(xiàn)生化處理工藝的最優(yōu)控制與高效運(yùn)行。

精準(zhǔn)曝氣的首要目標(biāo)是保障生化處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行以及出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗和污水處理廠的運(yùn)行成本降低。

國際上早已提倡污水處理廠自動(dòng)化和精細(xì)化管理與控制。精準(zhǔn)曝氣是污水廠實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的有效工具，需要通過鼓風(fēng)機(jī)、曝氣設(shè)備以及精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)等各方的共同努力。

精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)可以使各種復(fù)雜的供氣方案得以實(shí)現(xiàn)，如間歇曝氣、微量曝氣、正常曝 氣、溶解氧分布控制等；可以幫助污水處理廠實(shí)現(xiàn)工藝的精細(xì)調(diào)節(jié)，適應(yīng)各種工藝，并能夠隨著工藝變化而調(diào)整；還可以根據(jù)當(dāng)前需要的曝氣量，通知鼓風(fēng)機(jī)主控進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，防止發(fā)生喘震等異常情況，節(jié)約鼓風(fēng)機(jī)電耗。

為什么要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)曝氣？

精準(zhǔn)曝氣是智慧水務(wù)的核心控制單元！

污水處理廠在生物處理過程當(dāng)中，如果曝氣量不足，會(huì)導(dǎo)致工藝運(yùn)行惡化，出水水質(zhì)排放超標(biāo)；如果曝氣量過多，會(huì)導(dǎo)致高能耗，造成污水處理廠運(yùn)行成本增加。因此，只有根據(jù)實(shí)際需求合理分配與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)各區(qū)域的曝氣量，才能保證污水處理廠高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

良好的污水處理工藝自動(dòng)控制系統(tǒng)，既能保障污水處理廠設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗， 在工藝升級(jí)改造中得到關(guān)注和應(yīng)用。精準(zhǔn)曝氣控制系統(tǒng)是近年發(fā)展起來的一套較好控制鼓風(fēng)曝氣的節(jié)能技術(shù)。

我國污水處理廠的能耗主要是電耗，處理每噸污水耗電約0.2-0.3度，電費(fèi)約占污水處理成本的50%-70%。在我國污水處理廠建設(shè)基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)有設(shè)施的優(yōu)化運(yùn)營，存在提高出水水質(zhì)、降低能耗物耗的巨大空間。截至2019年6月底，全國設(shè)市城市累計(jì)建成城市污水處理廠5000多座(不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè))，污水處理能力達(dá)2.1億立方米/日。

按我國污水處理廠每年處理500億噸污水來計(jì)算，如果能夠節(jié)省20%的能耗，這就能夠?yàn)閲夜?jié)約約30億度電。在目前國家大力提倡節(jié)能降耗的背景下，污水處理廠的節(jié)能降耗具有重大意義。

我國約有一半的污水處理廠采用氧化溝和AAO工藝，越來越多的AAO變形的工藝呈現(xiàn)上升的趨勢。鼓風(fēng)曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實(shí)現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行是污水廠節(jié)能的關(guān)鍵。

曝氣過量直接造成電能浪費(fèi)，并且溶解氧通過內(nèi)回流被帶到缺氧區(qū)影響反硝化的效果，溶解氧通過外回流被帶到厭氧區(qū)影響厭氧釋磷的過程。

曝氣量不足，影響生化池中微生物活性，可能影響出水水質(zhì)；還可能造成二沉池中發(fā)生反硝化，污泥上浮，影響出水。

精準(zhǔn)曝氣系統(tǒng)既能保障污水處理廠設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

曝氣過程涉及兩個(gè)步驟: 一是氧氣的擴(kuò)散和溶解。在鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中主要體現(xiàn)為空氣從曝氣池底部的曝氣頭釋放后，空氣中的氧氣從氣相向液相中轉(zhuǎn)移。二是溶解氧的利用和消耗。這個(gè)過程綜合了好氧處理過程的有機(jī)碳去除過程、生物脫氮、生物除磷等，是由多個(gè)過程綜合作用的結(jié)果。

活性污泥法的曝氣過程是為去除有機(jī)碳、硝化、吸磷等過程提供適宜的溶解氧，以促進(jìn)三種生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。曝氣流量控制的目標(biāo)就是是形成穩(wěn)定的溶解氧條件，為微生物生長與污染物降解建立一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡和可靠的生存環(huán)境。這一動(dòng)態(tài)平衡過程的實(shí)質(zhì)，就是使總氧轉(zhuǎn)移速率近似等于總耗氧速率。由于污水廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量是變化的，在特定的時(shí)間段內(nèi)其耗氧量也是變化的，只有使該時(shí)段內(nèi)的供氧量和耗氧量相均衡，才能保證處理環(huán)境的穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)。

來源：中國節(jié)能環(huán)保、中環(huán)水務(wù)、享控云網(wǎng)；環(huán)保工程師整理