污水處理企業(yè)的運營節(jié)能一般通過精細化智能管控和新技術的應用來實現(xiàn)。

1.3.1 污水處理廠運營精細化智能管控的節(jié)能情況

精細化智能管控，即通過采用先進的管理思維和技術手段，提供一套應用于污水處理廠的集智能化控制、物聯(lián)網(wǎng)接入采集、一體化中央監(jiān)控、移動化管控平臺、大數(shù)據(jù)分析和科學化決策于一體的自動化、智能化、智慧化污水處理廠整體解決方案，在實現(xiàn)污水處理廠少人或無人化生產(chǎn)運營管理的同時，達到節(jié)能降耗的目的，特別是實現(xiàn)對電耗和藥耗的控制。

精細化智能管控目前在我國處于發(fā)展階段，大部分企業(yè)正通過“試點帶動局部”再到“全面布局”的方式在集團內(nèi)部開展精細化智能管控的推廣，目前已初見成效。

典型案例如下：

1）北京排水集團重點對鼓風曝氣系統(tǒng)及藥劑投加系統(tǒng)展開精準控制，曝氣能耗降低了10％，藥劑投配率降低了30%～50%。通過精準控制系統(tǒng)的運行，全集團每年可降低電力消耗1500萬～2000萬度，減排二氧化碳9000～12 000噸。

2）北控水務構建了基于大數(shù)據(jù)的水廠信息數(shù)據(jù)中心，建設了水廠生產(chǎn)運營系統(tǒng)，建立了集約化的管控體系，建立了分析決策支持系統(tǒng)，建立了規(guī)范的業(yè)務流程，建設了運營移動互聯(lián)APP應用系統(tǒng)，建成了基于云計算、大數(shù)據(jù)的智慧水務系統(tǒng)。通過智慧水務的運行，2020年北控水務原材料費用下降5339萬元，原材料噸水成本下降25.8%，年節(jié)約碳源15 000噸，年節(jié)約除磷劑20 000噸，并大幅減少了二氧化排放量和剩余污泥量。

3）首創(chuàng)股份聚焦于重點能耗設備的運行效率管控，通過多項舉措的落地和能力建設的深入，實現(xiàn)電耗、藥耗的精細化管控和合理節(jié)約。合肥十五里河污水處理廠通過能效管控平臺的輔助，噸水電耗同比降幅達10%以上。長治污水處理廠通過生物建模技術的輔助，最終實現(xiàn)碳源藥耗降低50%以上。成都陡溝河污水處理廠通過應用智能曝氣控制系統(tǒng)，曝氣系統(tǒng)的節(jié)能率達12.5%，全年可節(jié)約用電約15萬度。臨沂青龍河凈水廠通過實施智能藥劑投加系統(tǒng)，噸水碳源投加量降幅達13%，噸水除磷劑投加量降幅達27%。

4）上海城投的白龍港污水處理廠在精細化智能管控方面也做了相應布局，在污水生物處理中實施精確曝氣措施，在保證出水達標的前提下，按需提供微生物所需的溶解氧，避免曝氣能耗的浪費；在污水除磷處理中，通過智能計算和調(diào)控，實現(xiàn)按需調(diào)整加藥率并精準加藥，在滿足出水達標的前提下，避免了藥劑的過量投入。

5）中環(huán)水務的貴陽六廣門再生水廠處理量為12萬噸/天，工藝智能優(yōu)化系統(tǒng)采用模糊邏輯和閉環(huán)自動控制原理，系統(tǒng)可實現(xiàn)精確曝氣、精確加藥、精確回流、進水異常處置等，實現(xiàn)生化處理系統(tǒng)運行效果的優(yōu)化控制，節(jié)省設備的用電量。

1.3.2 污水處理廠新技術應用后的節(jié)能情況

1.3.2.1 好氧顆粒污泥技術

該技術屬于最具發(fā)展?jié)摿?、可替代傳統(tǒng)技術的戰(zhàn)略性前沿生物處理技術之一。與全球范圍廣泛使用的傳統(tǒng)絮狀活性污泥法相比，好氧顆粒污泥技術的微生物富集量是傳統(tǒng)技術的2～3倍，其生化反應效率高，出水水質(zhì)好，占地面積比傳統(tǒng)工藝節(jié)省20%以上，藥耗、能耗都有明顯的降低。國內(nèi)龍頭企業(yè)已通過自主研發(fā)攻克了該技術的工程應用瓶頸，突破了國外的技術封鎖。北京排水集團2019年建成并運行國內(nèi)首個好氧顆粒污泥方莊城市污水示范項目（1800立方米/天），正在建設國內(nèi)最大規(guī)模吳家村好氧顆粒污泥城市污水處理項目二期（80 000立方米/天），預計項目建成后因降低耗電量可較傳統(tǒng)活性污泥技術減少碳排放882噸/年，其中2021年7月將實現(xiàn)一期（20 000立方米/天）調(diào)試運行（見表1）。首創(chuàng)股份河南省南陽淅川縣馬鐙污水處理廠應用自主研發(fā)的CREATE好氧顆粒污泥技術進行提標擴容，深入挖掘處理潛力，原位擴容3倍以上，降低能耗、藥耗20%以上，降低人工成本30%，同時出水水質(zhì)更穩(wěn)定。

標注：該項目為好氧顆粒污泥工程2期

1.3.2.2 同步硝化反硝化技術

北控水務徐州睢寧污水處理廠日處理城市污水4萬噸，生化處理采用A2O工藝，長期進水碳氮比偏低（COD/TN為4：1），為確保出水總氮穩(wěn)定達標，日常運行中需補充大量碳源，大大增加了污水處理成本。自2018年起，污水處理廠逐步嘗試采用同步硝化反硝化工藝，經(jīng)過運行驗證，優(yōu)化后的系統(tǒng)運行穩(wěn)定：出水COD、氨氮等保持原有處理效果；總氮得到明顯控制，出水總氮穩(wěn)定下降1.5～3.5毫克/升；碳源添加量下降15毫克/升；日處理能力提高2000～4000噸。

1.3.2.3 厭氧氨氧化技術

該技術是當今世界上最先進的污水生物脫氮技術，其利用亞硝態(tài)氮與氨氮反應直接生成氮氣，與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，可節(jié)省占地、投資和運行費20%以上，節(jié)約能耗30%以上，節(jié)約藥劑90%以上，全過程碳排放減少50%以上，為未來實現(xiàn)城市污水處理廠能源自給和能源供給提供支撐。北京排水集團自主研發(fā)了系統(tǒng)性厭氧氨氧化技術體系，已在北京五個污泥處理中心建成世界最大規(guī)模的厭氧氨氧化污泥消化液脫氮工程，總處理規(guī)模15 900立方米/天，每年因降低耗電量可減少碳排放1.05萬噸（見表2）。

1.3.2.4 其他探索性工藝

具體包括：

1）免滅菌合成聚羥基脂肪酸酯技術。免滅菌合成聚羥基脂肪酸酯（PHAs，俗稱可降解生物塑料）技術，即利用污泥消化液制備可降解生物塑料。北京排水集團已建成污泥合成PHAs中試系統(tǒng)（250升/天），利用1噸污泥（80%含水率）可生產(chǎn)8千克PHAs，開辟了市政污泥資源化利用新途徑，從而替代石油基塑料。

編輯：李丹