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行業(yè)新聞

污水處理行業(yè)五大低碳化路徑逐漸明晰

來(lái)源:純水設(shè)備??????2022-04-30 10:44:52??????點(diǎn)擊:

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這兩項(xiàng)技術(shù)都聚焦減污降碳:

BEAOA是北控水務(wù)與中國(guó)工程院彭永臻院士合作研發(fā)的高效深度脫氮除磷新型處理工藝,成為污水處理過(guò)程中的減污降碳利器,目前已在國(guó)內(nèi)外率先成功開(kāi)展百噸中試和萬(wàn)噸級(jí)原位改造工程應(yīng)用實(shí)踐;(點(diǎn)擊了解該技術(shù)詳情:北控水務(wù)攜手彭永臻院士團(tuán)隊(duì)研發(fā)!AOA技術(shù)已在萬(wàn)噸級(jí)工程成功應(yīng)用)

北控速粒技術(shù)是北控水務(wù)根據(jù)中國(guó)的低碳氮比污水水質(zhì)特點(diǎn),基于好氧顆粒污泥技術(shù)自主研發(fā)打造的新技術(shù)產(chǎn)品,具有緊湊性、低碳性和智能性的核心優(yōu)勢(shì),主要適配2萬(wàn)噸/日處理規(guī)模以內(nèi)的污水處理項(xiàng)目,可在分散式污水、中小規(guī)模城鎮(zhèn)污水、工業(yè)點(diǎn)源污水和重點(diǎn)區(qū)域村鎮(zhèn)污水等場(chǎng)景快速應(yīng)用。

不單北控水務(wù),在以減污降碳協(xié)同增效作為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向的新時(shí)期,高碳排的水處理行業(yè)自然肩扛重?fù)?dān),水務(wù)企業(yè)減碳的DNA自然也都隨之而動(dòng),并且逐漸在探索中找到了如污水熱能利用、污水處理廠精細(xì)化智能管控、污水處理廠與光伏系統(tǒng)結(jié)合、污水處理新技術(shù)研發(fā)、污泥的能源利用等實(shí)現(xiàn)低碳化的路徑??梢哉f(shuō),污水處理行業(yè)低碳化路徑已逐漸明晰。

路徑1 污水熱能利用

污水熱能利用,即污水源熱泵的應(yīng)用。研究指出,地源熱泵與空氣源熱泵的能效比分別在3.3~3.8 2.8~3.4,均低于污水源熱泵(3.5~4.6),這說(shuō)明污水源熱泵(Wastewater source heat pumps,WSHP)比地源熱泵和空氣源熱泵都更省電,因此污水源熱泵技術(shù)在污水處理能量回收中得到了廣泛應(yīng)用。

一些地方也明確出臺(tái)政策鼓勵(lì)污水源熱泵應(yīng)用。如《北京市“十四五”時(shí)期城市管理發(fā)展規(guī)劃》中指出,充分利用余熱資源。推進(jìn)東北、東南熱電中心余熱利用改造試點(diǎn)。逐步降低城市熱網(wǎng)回水溫度,提高電廠余熱利用效率。推進(jìn)燃?xì)忮仩t房煙氣、數(shù)據(jù)中心等余熱回收利用,有條件的地區(qū)采用污水源熱泵供熱替代。

多家龍頭企業(yè)對(duì)污水源熱泵供熱替代深表認(rèn)同并率先實(shí)踐。

北控水務(wù)執(zhí)行總裁李力曾表示,在污水處理廠配套水源熱泵,可在利用水資源的同時(shí),進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用“水能源”,對(duì)于減碳有比較大的貢獻(xiàn)。

首創(chuàng)環(huán)保在山西太原城南污水處理廠,以處理后的污水作為冷熱源,利用水源熱泵機(jī)組進(jìn)行廠區(qū)建筑物的制冷和制熱。

光大水務(wù)也在污水源熱泵項(xiàng)目方面有所實(shí)踐。

中環(huán)水務(wù)貴陽(yáng)項(xiàng)目污水100%回用,經(jīng)深度處理后,20%作為高品質(zhì)回用水,80%排入河道作為生態(tài)補(bǔ)水;同時(shí)污水經(jīng)水泵提升至水源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行冷熱量利用,可為地面綜合體提供供暖、供冷,實(shí)現(xiàn)清潔功能和低碳排放。

但此技術(shù)并非完美無(wú)缺,其也存在短板,專家指出,污水所含余溫?zé)崮苤荒芡ㄟ^(guò)水源熱泵轉(zhuǎn)換為約60 ℃的低品位熱源,不能直接用于發(fā)電,限制了該技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

路徑2 污水節(jié)能降耗

污水節(jié)能降耗,即污水處理廠精細(xì)化智能管控。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),通過(guò)精細(xì)化智能管控污水處理廠的電耗可降低10%或者更高(主要為曝氣管系統(tǒng)),藥劑投配率降低30%以上甚至更高(主要為碳源投加)。

據(jù)統(tǒng)計(jì),目前在我國(guó)已建立的城鎮(zhèn)污水處理廠中,電費(fèi)和加藥費(fèi)用約占污水處理成本的50%以上。因此在達(dá)標(biāo)排放的前提下,污水處理廠亟需實(shí)施優(yōu)化運(yùn)行以達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

針對(duì)此,近日,京津冀國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心環(huán)境工程研究所施漢昌教授團(tuán)隊(duì)提出了污水處理工程STEM模型(Sewage Treatment Engineering Model)。該模型緊密結(jié)合污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn),可采用污水處理廠常規(guī)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型矯正分析。具體應(yīng)用包括工藝模擬、精確曝氣、智能加藥和優(yōu)化運(yùn)行專家系統(tǒng)等,可有效實(shí)現(xiàn)污水處理廠的優(yōu)化運(yùn)行,達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。

再比如近日入圍“2022全球水獎(jiǎng)(GWA 2022)”中Smart Water Project of the Year(年度智慧水務(wù)項(xiàng)目)的煙臺(tái)市套子灣污水處理有限公司智能化系統(tǒng)改造項(xiàng)目,該智能系統(tǒng)包含了在線預(yù)警預(yù)測(cè)、預(yù)案管理、智能加藥、設(shè)備管理、日志報(bào)表等主要功能;在水質(zhì)預(yù)警預(yù)報(bào)、預(yù)案管理的基礎(chǔ)上針對(duì)反硝化碳源投加進(jìn)行優(yōu)化控制投加,在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)降低碳源投加成本的降低;實(shí)現(xiàn)了碳源投加量同比減少10%,碳排放減少231tCO?當(dāng)量);節(jié)省用電近100萬(wàn)kwh,間接減少碳排放1000tCO?當(dāng)量),從而達(dá)到污水廠節(jié)能降耗的目標(biāo)。

路徑3 污水廠與光伏系統(tǒng)結(jié)合

2020年4月,國(guó)家5部委出臺(tái)文件,鼓勵(lì)污水處理企業(yè)綜合利用場(chǎng)地空間,采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目。

2021年11月,浙江省能源局正式印發(fā)了全國(guó)首個(gè)針對(duì)整縣推進(jìn)分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)工作的省級(jí)實(shí)施工作導(dǎo)則。文件明確,對(duì)現(xiàn)有污水廠和自來(lái)水廠的光伏安裝比例要求90%以上,成為分布式光伏開(kāi)發(fā)重點(diǎn)工作之一。

雙碳目標(biāo)下,污水處理廠節(jié)能降耗被提上日程,專業(yè)人士認(rèn)為,如果全國(guó)4000多座污水處理廠按照每個(gè)污水廠平均可建設(shè)5兆瓦光伏電站預(yù)估,則這些污水廠可建設(shè)光伏電站的規(guī)模將超20吉瓦。為了提高污水處理效率及水質(zhì),越來(lái)越多的污水廠開(kāi)始探索光伏發(fā)電的模式,污水處理廠+光伏電站這一CP也越來(lái)越多地出現(xiàn)在大眾的視野里,且大有爆發(fā)之勢(shì)。(“水光CP”不斷出現(xiàn):這些污水處理廠已披上光伏外衣)

光伏發(fā)電在白天負(fù)荷高峰時(shí)期采用“自發(fā)自用”的方式,光伏電站所有發(fā)電量直接被污水處理廠的用電負(fù)荷所消納,一方面減少對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量影響,減少并網(wǎng)發(fā)電向電網(wǎng)饋送電能時(shí)與電力運(yùn)行公司發(fā)生的業(yè)務(wù)糾紛,另一方面可以充分利用國(guó)家對(duì)新能源分布式發(fā)電的政策補(bǔ)貼,降低電力成本。

許多行業(yè)龍頭也是在此方面大有作為。

如三峽集團(tuán)主導(dǎo)的長(zhǎng)江大保護(hù)項(xiàng)目就與光伏項(xiàng)目多次合體:蕪湖市朱家橋污水處理廠分布式光伏項(xiàng)目一期工程已于20209月并網(wǎng);蕪湖市城東污水處理廠分布式光伏項(xiàng)目于20219月開(kāi)始發(fā)電;蕪湖市三山區(qū)的高安污水處理廠于202111月上旬正式并網(wǎng)發(fā)電,其余規(guī)劃中的4座污水廠分布式光伏項(xiàng)目將陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)。蕪湖市這7座污水廠分布式光伏項(xiàng)目規(guī)劃總裝機(jī)容量約2萬(wàn)千瓦,預(yù)計(jì)建成后平均每年可為電網(wǎng)提供約2300萬(wàn)千瓦時(shí)清潔電能,相較于火電每年可節(jié)約標(biāo)煤0.72萬(wàn)噸,減少排放二氧化硫約0.07萬(wàn)噸,二氧化碳約1.97萬(wàn)噸。

運(yùn)營(yíng)王小郢污水廠這個(gè)超級(jí)光伏電站的節(jié)能國(guó)禎此前也在投資者互動(dòng)平臺(tái)表示,公司在安徽、華東、華南、華中、西北、華北等地區(qū)的污水處理項(xiàng)目大部分具備添加分布式光伏項(xiàng)目條件。

武漢控股打造了全國(guó)最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目——北湖污水處理廠分布式光伏項(xiàng)目。據(jù)測(cè)算,北湖光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電后,在25年運(yùn)營(yíng)期內(nèi),每年可提供約2200萬(wàn)度的綠色清潔電能;節(jié)約發(fā)電燃煤約0.8萬(wàn)噸,相當(dāng)于減少二氧化碳(CO2)排放量約2萬(wàn)噸,環(huán)保效益突出,節(jié)能減排效果顯著。

光大水務(wù)山東淄博的污水處理項(xiàng)目啟動(dòng)了廠內(nèi)光伏項(xiàng)目試點(diǎn);該光伏設(shè)施已于二零二一年八月并網(wǎng)發(fā)電,預(yù)計(jì)發(fā)電量可滿足項(xiàng)目廠區(qū)用電的9%,為未來(lái)推廣廠內(nèi)光伏試點(diǎn)積累良好經(jīng)驗(yàn)。

而隨著對(duì)減污降碳要求的逐步提高,污水+光伏二合一已然不是最厲害的,三合一項(xiàng)目也多有出現(xiàn)。

日前,華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院EPC總承包的仙居縣污水處理二期工程榮獲20202021年度國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。這座新概念式的污水處理廠集污水處理、濕地公園、光伏發(fā)電于一體,在服務(wù)污水處理需求的同時(shí),為居民提供了一座科普教育、休閑游覽的親水公園,為高質(zhì)量綠色發(fā)展提供生動(dòng)實(shí)踐。(污水處理+濕地公園+光伏發(fā)電三合一!這座污水處理廠獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng))

近日,聊城市水務(wù)污水處理有限公司2.13MW分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目開(kāi)工,該項(xiàng)目擬利用水源熱泵技術(shù)回收污水中的熱能和有機(jī)物能量等,實(shí)現(xiàn)綜合能源利用,開(kāi)創(chuàng)了全省污水處理廠+光伏+綜合能源應(yīng)用的先河。

路徑4 污水處理新技術(shù)研發(fā)

污水處理新技術(shù)研發(fā),即通過(guò)新技術(shù)的替代與升級(jí),降低能耗,減少碳排放,在這點(diǎn)上,以北控水務(wù)、粵海水務(wù)、首創(chuàng)環(huán)保、碧水源、節(jié)能國(guó)禎為首的行業(yè)龍頭已率先發(fā)力并實(shí)現(xiàn)成功應(yīng)用。

北控水務(wù)新發(fā)布了BEAOA和北控速粒技術(shù),其中BEAOA已成功開(kāi)展百噸中試和萬(wàn)噸級(jí)原位改造工程應(yīng)用實(shí)踐。

粵海水務(wù)依托馬軍院士“重力流直接超濾凈水關(guān)鍵技術(shù)”成果,已經(jīng)開(kāi)展了模塊化裝配凈水廠的應(yīng)用探索。

首創(chuàng)環(huán)保集團(tuán)自主研發(fā)的污水生物處理數(shù)學(xué)模擬技術(shù)、CREATE好氧顆粒污泥技術(shù)可實(shí)現(xiàn)碳源投加量降低50%-70%以上,節(jié)約電耗 25%,運(yùn)行成本降低35%,節(jié)約建筑占地50%

碧水源最新研發(fā)的振動(dòng)MBR技術(shù)成功應(yīng)用于竇店再生水廠,這項(xiàng)技術(shù)降低了污水處理過(guò)程的曝氣需求和能耗。對(duì)于日處理能力為1.5萬(wàn)方的竇店再生水廠來(lái)說(shuō),一年能節(jié)省近40萬(wàn)元的電費(fèi),同時(shí)出水總氮低于5mg/L,一年能產(chǎn)出500多萬(wàn)方高品質(zhì)的再生水。目前,碧水源公司已在北京等多地投用或計(jì)劃投用這項(xiàng)技術(shù),累計(jì)污水日處理能力50萬(wàn)方,每年能節(jié)省電費(fèi)在1300萬(wàn)元左右。

近日,中國(guó)節(jié)能“AAO工藝高標(biāo)準(zhǔn)處理城鎮(zhèn)污水低碳集成技術(shù)”經(jīng)鑒定委員會(huì)專家評(píng)估,一致認(rèn)定該技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。“AAO工藝高標(biāo)準(zhǔn)處理城鎮(zhèn)污水低碳集成技術(shù)”為中國(guó)節(jié)能所屬中節(jié)能國(guó)禎自主研發(fā),經(jīng)第三方檢測(cè),運(yùn)用該技術(shù)后,出水主要污染物排放指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到地表水類Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn),污水處理廠單位噸水能耗降低8%-16%,單位噸水藥劑(除磷、碳源)耗量降低15%-50%,直接運(yùn)行成本降低10%-20%,CO?的排放量降低了10%以上。同步實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、減污降碳協(xié)同的污水處理運(yùn)營(yíng)管理效果。

路徑5 污泥的能源利用

污水處理副產(chǎn)物污泥的能源利用,即厭氧消化的沼氣利用和焚燒的熱能利用。

目前我國(guó)污泥處理處置工藝的選擇主要依據(jù)技術(shù)適用性和經(jīng)濟(jì)成本??紤]到未來(lái)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo),碳排放作為污泥處理處置工藝路線選擇的重要指標(biāo)之一,是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

據(jù)悉,污泥厭氧消化過(guò)程的碳排放量相對(duì)較低,且具備實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放的可能。污泥厭氧消化耦合沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目,可以實(shí)現(xiàn)熱、電兩種能源的回收利用,提高能源利用效率。目前我國(guó)污泥熱電聯(lián)產(chǎn)已應(yīng)用在多個(gè)項(xiàng)目上,并取得了明顯的碳減排效果。

上海白龍港污水處理廠采用中溫厭氧消化系統(tǒng),處理規(guī)模為204噸總干污泥量/天,沼氣產(chǎn)量約為40 000立方米/天,沼氣轉(zhuǎn)化為熱能用于厭氧消化系統(tǒng)熱能供應(yīng),厭氧消化熱能自給率達(dá)100%。多余的沼氣還可用于部分污泥干化對(duì)熱能的需求。

北控水務(wù)的北戴河新區(qū)污泥處理廠項(xiàng)目的日處理規(guī)模為300(80%含水率),處理工藝采用分級(jí)/分相厭氧消化工藝,產(chǎn)生的沼氣經(jīng)提純后,一部分可用于預(yù)處理單元的原泥預(yù)熱,另一部分可用作車用燃?xì)狻?span>

戴曉虎曾在論文中指出:干化焚燒屬于中等碳排放水平,重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)高效低耗深度脫水技術(shù)和環(huán)境友好型脫水藥劑,降低污泥干化的能耗,減輕對(duì)后續(xù)焚燒過(guò)程結(jié)焦和飛灰的影響,以及提升工藝設(shè)計(jì)合理性和整體智能化集成水平。從未來(lái)的發(fā)展來(lái)看,厭氧消化-干化焚燒工藝有望成為污泥處理處置的重要發(fā)展方向。

“十四五”時(shí)期,我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向、推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效的關(guān)鍵時(shí)期,水處理行業(yè)低碳發(fā)展勢(shì)在必行,也希望越來(lái)越多的水處理企業(yè)能夠真正行動(dòng)起來(lái),助力水處理行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)“碳中和”。蘇州皙全皙全純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備,實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備,GMP醫(yī)用純化水設(shè)備,半導(dǎo)體超純水設(shè)備。