2022年11月，雙百聯盟在“2022（第十四屆）水業熱點論壇”發布了第二期“雙百跨越”污水處理標桿比選活動結果。本次標桿比選活動歷時4個月，來自32家水務企業的73座污水處理廠進入區域評審環節，最終25家水務企業的33座污水廠上榜（33座污水廠上榜，第二期“雙百跨越”標桿污水廠榜單發布）。

(資料圖片僅供參考)

為傳播標桿廠優秀建設和運營管理經驗，雙百聯盟將以“精細化-智慧化-資源化-低碳化-生態化-社會化”評選維度，系統展示第二期標桿廠風采。本文以資源化標桿廠——青島水務集團團島污水處理廠為案例，向行業同仁展示該廠的資源化特征優勢，為污水處理廠資源化建設提供案例支持。

青島水務集團團島污水處理廠在本次標桿比選中，榮獲“資源化—生產環節資源化利用標桿污水廠”稱號。“雙百跨越”污水處理標桿聯盟顧問專家，原北京市市政工程設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良運行狀態，與附近青島啤酒廠的廢水協同處理，提高進水濃度的同時與污泥協同厭氧消化產沼氣，建設沼氣發電項目，并且建設水源熱泵項目為調度中心和附近居民提供冷熱源，實現資源能源的充分開發利用。“雙百跨越”污水處理標桿聯盟顧問專家，中國人民大學環境學院教授/博士生導師王洪臣點評道：該廠在資源循環利用模式的創新上有鮮明的特點，是因地制宜的資源能源綜合開發利用的典型代表。

01基本情況

青島水務集團團島污水處理廠位于市南區團島三路8號，占地面積約10公頃，服務人口26萬，匯水面積約14.6平方公里，服務范圍為市南區中西部及部分市北區，污水處理廠設計規模為10萬立方米/日，以生活污水為主。

青島水務集團團島污水處理廠是中、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，用于購買主要機電設備及提供相關技術服務等。該工程于1996年12月開工建設，1998年12月通水調試，1999年4月正式運行，采用“改良AAO”工藝。

2010年對原有工藝進行升級改造：增建一組曝氣沉砂池；在原有AAO工藝基礎上進行生物池改造，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，采用機械攪拌快速混合、小網格絮凝、斜板沉淀池、濾布濾池和紫外消毒；同時為保證氨氮、總磷等穩定達標，增加碳源投放和化學除磷。升級改造項目于2010年初破土動工，2011年3月進行聯機調試，并于2011年6月通過環保局一級A的監測驗收。

團島污水處理廠自運行以來，一直保持了良好的污水處理率和污泥處置率，并且處理效果較穩定。COD、BOD5、SS、NH3-N等指標達到或優于國家二級排放標準，一級A驗收后，出水水質穩定達標。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，產生沼氣3900萬立方米，自2012年10月份啟動沼氣發電項目，累計發電2502萬度，為減輕膠州灣的污染和節能減排做出了積極的貢獻。

圖1  青島市團島污水處理廠全景

02特征優勢

青島水務集團團島污水處理廠自建成起就高度重視資源綜合利用，在運行過程中，充分利用本廠工藝特色，優化工藝運行，提高原水碳源利用效率和設備運行效率，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，在實現污泥減量和穩定化的同時，回收高熱值的沼氣，并利用沼氣進行發電用于本廠生產，從而實現資源利用節能減碳的目的；協同處理啤酒廠廢水，打造上下游產業的協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行中溫厭氧消化獲得沼氣，年均碳減排量達到19515 tCO2e

從建廠起團島污水處理廠就啟動了污泥中溫厭氧消化，在實現污泥穩定減量的同時，獲得高熱值的沼氣，并對其進行收集、凈化和利用。年沼氣產量達173.37萬立方米，僅此一項年碳減排量可達19515 tCO2e。依據《污水處理廠低碳運行評價技術規范》，團島污水處理廠2021年度自查直接碳排放強度為-0.488，低碳運行水平為一級。

圖2 建廠以來沼氣產量（萬立方米）

②利用沼氣進行沼氣發電，年均沼氣發電275.84萬度，碳減排2598 tCO2e

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

圖 3 近六年日均發電量圖

圖 4 沼氣發電機組

2、啤酒廢水與市政污水協同處理，打造上下游產業的協同綠色低碳運行新模式

2021年5月團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議，實現“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同厭氧發酵，年碳減排量增加3874.82 tCO2e。

啤酒廢水為實現高效利用采用分類處置方式，在團島污水處理廠高濃度啤酒熱凝固物與市政污泥進行協同厭氧產升沼氣。2021年6月至2022年5月一年間，共利用啤酒熱凝固物10039噸，產生沼氣205.18萬立方米，較投加前增加沼氣產量19.8%，增加碳減排量3874.82 tCO2e。2022年9月14日該技術作為“啤酒高濃度廢水與市政污水協同處理關鍵技術”的組成部分，在以中國工程院馬軍院士為首的專家評審團的科技成果評價中獲評“國際領先水平”。

圖 5 啤酒熱凝固物投加前后沼氣產量圖（萬立方米）

圖 6 啤酒熱凝固物卸料

② 低濃度啤酒廢水直排，增加污水廠進水碳源

除了啤酒熱凝固物的精準利用外，啤酒廠其他廢水經調節池勻質后直接排入市政管道進入污水處理廠，經許可后的排水協議，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質保留下來補充污水廠進水碳源。一年來共接收直排水78.12萬噸，進水碳源增加了239.04噸，減少碳減排量334.65 tCO2e。啤酒廢水與污水處理協同發展打造了上下游協同低碳綠色發展新模式。

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

青島市是我國嚴重缺水城市之一，水資源供需矛盾突出，形勢十分嚴峻。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，方法無外乎開源節流，而污水處理廠出水可以提供很好的第二水源。

團島污水處理廠廠內建有完善的回用水管網，利用回用水進行沖廁、綠化、設備沖洗、藥劑溶解和稀釋以及廠區景觀用水等，并將部分出水通過中水管道輸送至配套的中水公司，經進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，年節約自來水61萬噸，節約自來水費335萬元。

圖 7 廠區回用水景觀

圖 8 設備沖洗

②將出水用于熱源泵系統，提供清潔能源

2016年團島污水處理廠建成污水熱源泵系統，采用兩臺螺桿式水源熱泵機組，利用本廠出水中蘊含的熱能作為冷熱源，為包括青島水務環境調度中心在內的13000平方米的辦公面積供冷和供暖，年用水量達60多萬噸。

除上述污水熱源泵系統外，中節能下屬的青島藍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行供冷和供暖，服務面積分別為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 本廠熱泵機組

圖 10 本廠工作區域末端設備

4、強化管理、優化工藝，實現節能降耗

① 優化工藝，提高原水利用效率，降低藥劑消耗

隨著出水標準要求的升高，出水水質要求也越來越高，如何在確保出水水質穩定達標的前提下實現節能降耗，是每一個污水處理廠生產人員所面臨的挑戰。近年來，隨著人們生活方式的改變，進水碳氮比和碳磷比均較低。為保證出水總磷和總氮穩定達標，團島污水處理廠增加了碳源投加和化學除磷。2021年度生產藥劑支出占到主營業務成本的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島污水處理廠的關注重點。首先充分利用初沉池為多格平流池的優勢，根據進出水水質和水量，靈活調控運行池數，減少初沉池中碳源的削減量，增加生物池進水碳源。其次充分利用MBBR工藝中填料中微生物豐富的優勢，適當降低生物池污泥濃度，減少生物池的內源消耗，從而降低藥耗。在2020年夏季，采用上述措施實現近一個月碳源零投加，效果顯著。但由于團島污水處理廠近年來進水水質較為復雜，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 機用電是重點。團島污水處理廠在建廠之初就實現了生物池溶解氧的精準調控，升級改造工程實施后，團島廠根據工藝變化，通過優化風機運行程序，實現鼓風機用電單耗逐年降低。2021年鼓風機用電量占全廠生產用電量比例由2016年的43.6%降低到38.0%。適當降低生物池污泥濃度，也為降低生物池的曝氣電耗創造了條件。

圖 12 近6年污泥濃度和鼓風機電單耗

03企業榮譽

團島污水處理廠運行以來，著眼于建設一流污水處理廠，抓生產，重管理，先后獲得多項國家、省、市級榮譽和成果。

1、科學技術進步獎

在建廠之初就高于標準要求，關注城市污水的生物脫氮除磷技術，其“城市污水生物脫氮除磷技術與控制措施研究”獲得“山東省科學技術一等獎”“國家科學技術進步二等獎”。運行以來，團島廠生物脫氮除磷效率一直保持良好的運行記錄，出水總氮總磷穩定達標，且呈現降低趨勢。

圖 13 獲獎證書

2、優秀運營單位

團島廠不斷強化管理，先后獲得“全國城市污水處理廠運行管理示范項目”、“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“十佳運營單位”。

圖 14 相關榮譽

3、綠色低碳發展標兵

團島廠始終致力于綠色發展和資源綜合利用，先后獲得“全國城鎮污水處理廠節能減排績效考核達標競賽十佳達標單位”“青島市資源綜合利用和節能工作先進單位”“青島市清潔生產企業”稱號。“啤酒廢液與市政污水協同處置項目”獲選進入“山東省綠色低碳技術成果目錄（2022年）”。

04未來計劃

榮譽只屬于歷史。著眼未來，綠色低碳發展是團島污水處理廠的不懈追求。向內將立足于提高出水水質，強化科技研發，不斷優化生產和管理，在現有基礎上加大智慧水廠的建設工作，進一步提高設備的自動化管理水平，完善精準加藥系統，同時進一步深化原水碳源利用的研究和開發，如利用初沉池污泥的水解酸化等作用，提高生物池進水的易降解碳源，減少甚至取消碳源的投加，降低藥耗的同時實現低碳運行；向外加大進水水質的溯源管理，提高生產運行中工藝調整的及時性和有效性，進一步降低運營風險，同時結合城市規劃，擴大回用水的利用范圍和途徑，提高出水回用率。

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