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為努力踐行“綠色辦奧”理念，冬奧會期間北京市部分固體廢棄物和污水的處理保障工作由中國節(jié)能所屬中環(huán)水務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工藝等智慧水務手段提質(zhì)降耗。此外，兩個水廠還利用污水源熱泵技術將蘊藏在污水中的低品位熱能提取出來，為廠區(qū)供暖。預計冬奧期間，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、智慧水務提質(zhì)降耗，支持冬奧排水達標
小湯山再生水廠采用精確曝氣系統(tǒng)，相對連續(xù)不間斷的傳統(tǒng)曝氣方式，同比節(jié)省約1/5的風機電能（約合1500kWh/日）；采用精確曝氣系統(tǒng)，精準控制曝氣量，可有效保證冬奧期間的水質(zhì)達標排放，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，多段進水保證了對原水中有機物的充分利用，在增加有機物去除率的同時，還減少了碳源藥劑投加量。預計冬奧期間，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，進一步降低碳源藥劑投加量，保障冬奧期間出水穩(wěn)定達標。預計冬奧期間，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。
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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，將蘊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。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)的費用支出。
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三、精準落實疫情防控，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的污水處理工作。今年，昌平公司將在既往經(jīng)驗的基礎上，繼續(xù)做好重點水廠的重點防控，確保冬奧期間的人員健康與環(huán)境安全。為保證對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期隨時啟用；次氯酸鈉作為持續(xù)投加消毒劑，可保障對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，全程為“綠色冬奧”注入中國節(jié)能的“綠色力量”。
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四、精準曝氣是什么“黑科技”？
精準曝氣是污水處理廠由早期粗放式人工控制方式向現(xiàn)代精細化自動控制方式進階的產(chǎn)物。
傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)在世界范圍內(nèi)應用數(shù)百年，多位國內(nèi)外權(quán)威專家多次提出并強調(diào)，需要深度挖掘百年活性污泥法工藝，實現(xiàn)生化處理工藝的最優(yōu)控制與高效運行。
精準曝氣的首要目標是保障生化處理工藝穩(wěn)定運行以及出水穩(wěn)定達標，進而達到鼓風曝氣系統(tǒng)的節(jié)能降耗和污水處理廠的運行成本降低。
國際上早已提倡污水處理廠自動化和精細化管理與控制。精準曝氣是污水廠實現(xiàn)精細化管理的有效工具，需要通過鼓風機、曝氣設備以及精準曝氣系統(tǒng)等各方的共同努力。
精準曝氣系統(tǒng)可以使各種復雜的供氣方案得以實現(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現(xiàn)工藝的精細調(diào)節(jié)，適應各種工藝，并能夠隨著工藝變化而調(diào)整；還可以根據(jù)當前需要的曝氣量，通知鼓風機主控進行風量調(diào)節(jié)，防止發(fā)生喘震等異常情況，節(jié)約鼓風機電耗。
為什么要實現(xiàn)精準曝氣？
精準曝氣是智慧水務的核心控制單元！
污水處理廠在生物處理過程當中，如果曝氣量不足，會導致工藝運行惡化，出水水質(zhì)排放超標；如果曝氣量過多，會導致高能耗，造成污水處理廠運行成本增加。因此，只有根據(jù)實際需求合理分配與精準調(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)濟運行。
良好的污水處理工藝自動控制系統(tǒng)，既能保障污水處理廠設備連續(xù)穩(wěn)定運行，又可實現(xiàn)節(jié)能降耗， 在工藝升級改造中得到關注和應用。精準曝氣控制系統(tǒng)是近年發(fā)展起來的一套較好控制鼓風曝氣的節(jié)能技術。
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，電費約占污水處理成本的50%-70%。在我國污水處理廠建設基礎上，通過現(xiàn)有設施的優(yōu)化運營，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，全國設市城市累計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500億噸污水來計算，如果能夠節(jié)省20%的能耗，這就能夠為國家節(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。鼓風曝氣的能耗占污水廠總能耗的51%左右。因此，實現(xiàn)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能運行是污水廠節(jié)能的關鍵。
曝氣過量直接造成電能浪費，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。
精準曝氣系統(tǒng)既能保障污水處理廠設備連續(xù)穩(wěn)定運行，又可實現(xiàn)節(jié)能降耗。
曝氣過程涉及兩個步驟： 一是氧氣的擴散和溶解。在鼓風曝氣系統(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。這個過程綜合了好氧處理過程的有機碳去除過程、生物脫氮、生物除磷等，是由多個過程綜合作用的結(jié)果。
活性污泥法的曝氣過程是為去除有機碳、硝化、吸磷等過程提供適宜的溶解氧，以促進三種生化反應的正常進行。曝氣流量控制的目標就是是形成穩(wěn)定的溶解氧條件，為微生物生長與污染物降解建立一個動態(tài)平衡和可靠的生存環(huán)境。這一動態(tài)平衡過程的實質(zhì)，就是使總氧轉(zhuǎn)移速率近似等于總耗氧速率。由于污水廠的進水水質(zhì)和水量是變化的，在特定的時間段內(nèi)其耗氧量也是變化的，只有使該時段內(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、享控云網(wǎng)；環(huán)保工程師整理
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