摘要：“双碳”目标的达成，对再生水厂低碳运行提出新的更高的要求。2021年清河第二再生水厂聚焦水区节能降耗与泥区消化产能提升重点工作，包括：发挥流域化运营优势，通过流域水量联调，稳定进水负荷；对鼓风机、进水泵等重点耗能设备开展节能优化，保障设备工况与工艺需求及时匹配，实现药耗、电耗双降，水区日均电耗0.353 kW·h/m³，较2020年降低20.7%，节电对应CO2减排比例26.1%；针对泥质与消化池氨氮负荷变化，通过保证初沉泥比例、稳定消化负荷、调控进泥含水率等措施，消化系统沼气产量稳步提升，9月—11月沼气产量均值298m³/tDS，较1月—8月增幅为21.6%，沼气发电、光伏发电、水源热泵等三项可再生能源利用项目CO2减排比例近2💧2%。清河第二再生水厂将继续以节能降耗与可再生能源利用为抓手引领行业绿色低碳转型。

在碳减排的驱动下，污水处理厂运营方在保障工艺运行效率的前提下，更加注重能源利用效率的提升。吨水能耗是衡量污水处理厂运营管理水平的主要指标之一，但由于区位、设计规模、处理工艺、运行负荷及进、出水水质等诸多客观因素的不同，导致污水处理厂的能耗呈现一定差异，且某些差异难以通过工艺优化调控来弥补，因此，能耗水平的评估需结合污水厂的实际工况。能耗高低虽不能完全体现污水厂的运营水平，但决定着污水厂能源中和的实现路径。根据美国能源部统计，美国污水处理厂按照有无强化脱氮工艺划分，2010年污水处理厂耗电量主要集中在0.4～0.5 kW·h/m³，均值为0.43 kW·h/m³。欧洲污水处理厂平均耗电量约为33.4 kW·h/（人口当量·a），若1人口当量以0.2m³/d计，则折算电耗为0.46 kW·h/m³。根据唐建国介绍，德国2019年的污水处理厂耗电量为0.42 kW·h/m³。He等对我国千余座污水处理厂的能耗统计分析结果显示，截至2013年，全国执行一级A出水标准的污水处理厂平均电耗为0.35 kW·h/m³，包括北京在内的北方污水处理厂平均电耗为0.439 kW·h/m³。

北排集团简介联系首都北京自然資源的优点，修建根据地表Ⅳ类水规范规则的二次降解采用水产生降解采用系统软件或者模块化的生活把污水加工处理站資源的化正确加工处理外理重心，水的环境与泥质规范规则均正处于的行业一流总体水平。2023年，北排名全球把污水加工处理站正确加工处理的行行业内第一个更新碳与规化与情况报告情况报告。北排清河2二次降解采用污水加工处理站厂（有以下缩写“清河二厂”）作生态环保的环境部“首.批十强城区把污水加工处理站正确加工处理低碳技术启用明显案例库”，秉持着水、泥全三要素資源的化降解采用概念，统等水、泥两个人产生题材股，把握水区节水降耗与泥区动有机化合物能发展降解采用等内容责任，倾力积极推进碳节水降耗本职运转。联系清河二厂碳节水降耗本职运转明确实际操作，内容讲述水区节水降耗与泥区沼气的出现产品量发展本职运转或者认定的教学过程取得成效。

01 清河二厂能源使用情况

清河二厂包括再生水生产与污泥处理两大业务板块。其中水区设计处理规模为50×10⁴m³/d，主体工艺为“改良A2O→二沉池→砂滤池→臭氧氧化→紫外消毒”。再生水出水水质执行北京市《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB 11/890—2012）的Ｂ标准。高品质再生水主要用ღ作清河河道生态补水。泥区处理能力为814 t/d（以80%含水率计），主体工艺为浓缩/预脱水+热水解+厌氧消化+板框脱水。水区𒅌排泥经过无害化、减量化、稳定化处理后，进入园林绿化等领域，实现资源化利用。

清河二厂各工艺技术平台能量补充消耗量情况下见图1。

2021年1月—11月，清河二厂平均电耗为0.439 kW·h/m³，其中水区电耗为0.353 kW·h/m³，占全厂电单耗的80.48%。如图1所示，水区一级预处理与二级生物处理单元能耗占比较高，对应主要耗能设备分别为进水泵与鼓风机，两者电单耗合计0.188 kW·h/m³，约占水区电单耗的53%。泥区耗电量折算吨水单耗为0.0ꦕ86 kW·h/m3，占全厂电单耗的19.52%。其中，前端浓缩、预脱水与后端板框脱水单元能耗合计占泥区的64%。除臭系统对电能消耗的贡献不容小觑，约占板框脱水单元电单耗的50%。

02 水区节能降耗工作进展

清河二厂作为管网末端污水厂，与上游３座污水厂共同服务近150km²流域面积。受管网来水与上游污水厂抽升的叠加影响，其进水流量呈现显著🍌变化。进水负荷波动成为水区工艺调控与节能降耗需要解决的首要问题。

2.1 发挥流域水量联调优势

为能够充派起北排厂网混合式化经营的优势，增幅了支流内污废污泥解决站三级联动联调。202在一年初，清河支流启动服务器管道工程上中游清河污废污泥解决站与管道工程末段清河二厂蓄用容量联调工作上。依据支流内蓄用容量不同情况发生，结合实际两厂栅前液位不同周期，策划根据的抽升策咯。在清河污废污泥解决站固定抽升的前提条件下，全天低蓄用容量或蓄用容量骤增时间节点，有重要性性赶来中游清河二厂调水又或者加强抽升，以大大减少再者的来说水力挑战功率。支流蓄用容量联调前、后水区解决蓄用容量的时不同如图甲如图2如图。

由图2可以看出，3月16日—19日（72h）流域水量联调前，清河二厂处理水量每天存在明显的峰谷波动，处理水量为（0.35～2.1）×10⁴m³/h。以24 h为一个计算周期，则3个周期标准偏差均值为5054m³/h。每个周期时平均处理水量与最低水量比值的平均值为4.5。流域水量联调后，5月1日—4日（72h）清河二厂每天的处理水量波动范围缩小到（0.8～1.9）×104m³/h。3个24 h周期标准偏差均值为3140m³/h，较流域联调前降低近37.9%。每个周期时平均处理水量与最低水量比值的平均值为1.6，较流域联调前降幅达64.4%，为水区工艺设备的运行提供🐷了更为平稳的水力负荷。

2.2 鼓风机、进水泵优化调控

鼓高压生产的高压离心制冷机电机耗能占全厂能耗的27%，鼓高压生产的高压离心制冷机电机自我调节推广是水区节电降耗的关键点工做。维持风口尺寸与排水量马上一致的原则，紧密结合鼓高压生产的高压离心制冷机电机导叶压力与风口尺寸、单耗相应性浅析，明确责任导叶精选压力时间为35%～55%，试运鼓高压生产的高压离心制冷机电机2～3台，集中一天增水、减水三个分散自我调节时候，做好鼓高压生产的高压离心制冷机电机协调化自我调节。鼓高压风机控制前，基于排风量控制没办法融入的的容量改变，引发低的的容量期气量与自然能源避免浪费，而高的的容量期则气量供货不佳。生物制品池加工的的容量、水解酸化池量与DO改变情况下见图3。

图3动物池整理的水量、水解酸化量与DO发展状况

由图3（a）可以看出，伴随每天水量的变化，生物池好氧区中段DO呈现显著波动。每天凌晨至第二天上午低水量期，DO出现峰值，最高可达6～8mg/L。而每天下午至夜间高水量期，DO又出现低值，低于0.5mg/L。鼓风机调控后，气量、水量分时段匹配，DO峰值明显降低，主要集中在0.5～3.5mg/L，见图3（b）。鼓风机调控优化后气量降幅近7×10⁴m³/d，鼓风机电单耗日均降幅7.8%。1月—11月鼓风机日均电单耗0.12 kW·h/m³。

参照进水泵性能曲线，结合流域水量联调，确保低水量时段泵井液位>8m、栅前水位>3m，水泵理论效率>80%。调整进水泵抽升策略，工频泵与变频泵编组运行，利用后者降频实现梯度减水，且频率维持在45Hz以上。水力条件与抽升策略的优化为进水泵节电创造了条件。2021年进水泵吨水电单耗与吨水提升电单耗分别维持在0.068 kW·h/m³、0.0045 kW·h/（m·m³）。

若要进的一步解压缩渗抽水机单耗，需正确规避下两个方面的设备与新工艺的问题：① 考虑到抽水机扇叶口环刹车盘磨损，扇叶与泵体摩擦不断增大，抽水机的内部透漏损毁增大，从而影响抽水机操作质量上升。随后，16月进行更换5#工频泵口环后，抽升储水量提高近15%；② 主汛期为行之有效控制合流制溢出污染源，降水前渗抽水机执行工作低液位抽升，为长江上游管网的腾容，栅前液位长时分形成下跌中继（≤1.5m），从而影响渗抽水机碳排放量不断增大。

2.3 水区节能降耗初步成效

去年的—202在一年水区季度电单耗见图4。

受主汛期聚焦降雪的损害，夏、秋四季管道网进厂用水量相对较大，废弃物物密度过低，月度总结电单耗品质少于冬春季四季。2023年初突发事件的新冠情况，端午节过程中北排各长厂期出于低功率运转，此中为了能让后勤保障生产技术安稳运转，并且 再生能力水和活性污泥商品的应急性，采用了不少调空保障措施。受此损害，2023年清河二厂来说水力发电功率率仅为64.8%，水区电单耗值较去年的为政者升高。202一年平均来说水力发电功率灰复到84.6%，伴随节能环保降耗自查自纠上班的深入推进，水区电单耗值明星降。去年的、2023年、202一年一月份—1一月份，水区平均电单耗分为为0.397、0.445、0.353 kW·h/m3，202一年电单耗较前好几年当期分为减低了11.1%和20.7%。 与此另外，积极主动根据换代A2O的工艺后置预缺氧攻略段对下一步动物学脱氮除磷的有利于促进做用，将鼓高压风机精致化化保持与内吸附比调高相紧密联系，提升 内碳源反活性污泥疗效。2022年8月总体推动零碳源污泥脱水，前全年度、半年度甲醇投配率15.9mg/L，较2021降底38.6%。以动物学池沿程信息为标准了解，利用自身血生化藕合除磷体统整合氯化铝理论上投配率计算方式，倡导了主防汛工作和非主防汛工作双格局下除磷药液的动态数据污泥脱水原则，前全年度、半年度整合氯化铝投配率9.7mg/L，较2021降底19.2%。提升 红外光谱杀菌体统机器设备维护度，产生了以红外光谱杀菌应以体、同时臭氧杀菌被氧化延伸杀菌疗效、保证低摄入量补氯的合力杀菌新解决方案，前全年度、半年度NaClO投配率总体保证在2mg/L，较2021降底23.1%。

03 泥区沼气产量提升工作进展

202在一年泥区完全沼液电站空气能热泵及余热采取模式的施工。泥区沼液产品的生产数量是主导沼液电站量的关键所在情况分析。泥区沼液产品的生产数量具体受泥质、开水解和吸收模式的开机行驶有转化率的关系。其中的，泥质具体依据为废水有机质物含水量、初沉废水与余量废水百分比。开水解象限投用近年来非常严格假设按照康碧司带来了的软件系统主要参数安全稳定开机行驶。与之好于，吸收模式的的开机行驶有转化率受进泥热负荷、温、酸性比等情况分析的关系相对比较严重。

3.1 泥质对沼气产量的影响

油脂较碳水无机化合物和蛋清质，包括高些的产生转为潜能。一般实际情况下，初沉废水油脂份量高，而超过时间时间废水蛋清质份量高。清河二厂废水打样定制化学元素讲解效果体现 ，初沉废水N/C为0.10，超过时间时间废水N/C为0.15，与上面法则完全一致。是由于现今泥区实施为先发送到超过时间时间废水的策略，导致初沉泥量与占有率均下跌较多。2022年前三第一季度泥质与沼气池总产量右图5表达。

6月1日—1月4日，不断地初沉污水干化干化干固占有比率由不充足10%超越到30%左右侧，沼液的出现出现比严重身高。三者的泊松标准值为0.614，呈中重度正相关，需要判断水区初沉排泥量扩大是力促沼液的出现出现比身高的主要的愿意。而不断地主雨期的光临，大水量冲洗影响水区排泥无机物成分重要减少，近一个月时间（1月初—10月底）累计污水干化干化与初沉污水干化干化无机物成分长久的占据低值，平均值分辨为52.7%、41.7%。初沉污水干化干化无机物成分的减少，影响但是其干固占有比率达到在30.4%的较高平行，产气量并未见严重身高。

3.2 消化池运行状态对沼气产量的影响

2021年前三季度消化池进泥量在543～905m³/d范围波动，日均进泥量为713m³/d，对应停留时间近30d。进泥含水率为90.3%～92.3%，有机负荷为0.89～1.86kgVSS/（m³·d），挥发性脂肪酸含量为1 472～3264mg/L。消化温度维持在42℃，消化池内氨氮均值为2032mg/L，酸碱比维持在0.1左右。泥质与沼气产量变化如图6所示，入汛前（4月—6月）水区剩余泥排放量长期维持在高位，而初沉污泥占比较低。由于剩余污泥蛋白质含量较高，导致消化池进泥氨氮负荷与消化池内游离氨浓度明显上💙升，短期内游离氨浓度>600mg/L。对应时段内游离氨抑制导致沼气产量呈现下降趋势。

3.3 泥区沼气产量提升初步成效

应对上述内容泥质變化与助吸收不好酶装置化运营性能上下波动造成的的产气量越来越低故障，将泥区与水区进阶协同，在对剩于生活污水变压器容量合理安排电脑监控的根本上，谈到“稳助吸收不好酶变压器容量、控进泥水分浓度分率、保初沉比倒”的艺整合调节整体战略大政方针，或者3条主要控制举措：①为先尽量新增兑水水摄入量（6月底—九月份中），不断提高助吸收不好酶池进泥水分浓度分率，有效大大减少助吸收不好酶装置化的存在氨质量浓度至300mg/L接下来；②对助吸收不好酶池变压器容量实施柔性化化调节，九月份助吸收不好酶池进泥量准则规定差较4月—九月份进泥量准则规定差月值有效大大减少近19%，为一段时间来低值，助吸收不好酶进泥变压器容量日益保持稳定；③紧密联系泥质巧妙肥料物浓度變化，保护初沉生活污水读取比倒。过量空气系数Ⅰ，巧妙肥料物浓度60%控制，初沉生活污水干基加药系统比需低过10%；过量空气系数Ⅱ，巧妙肥料物浓度50%控制，初沉生活污水干基加药系统比需符合30%。伴随着该战略大政方针、控制举措的连接，或者水区排泥巧妙肥料物浓度的上升，产生收获量稳中求进提高自己。

2021年1月—11月的沼气产量如图7所示。9月沼气产量为266m³/tDS，10月沼气产量提升为293m³/tDS，11月沼气产量进一步提升为309m³/tDS。尽管11月中旬由于水区剩余排泥量波动，引发消化池产气量短暂下降，待消化池进泥负荷稳定后，11月下旬沼气产量恢复到319m³/tDS的较高水平。9月—11月沼气产量达298m³/tDS，较1月—8月均值（245m³/tDS）增幅达21.6%。1月—11月沼气产量均值为261m³/tDS。

04 清河二厂碳减排潜力分析

202在一年清河二厂根据提质降本增效与节电降耗业务的展开，碳节能节能减排发展潜力取到进的一步移除。以实际效果工作供水量42×104m3/d归集，水区一整年节电相当于CO2节能节能减排量为8519t，约占2040年全厂生物质能源使用相当于CO2废气量的26.1%。 结合事实泥区现况261m3/tDS的产生池的出现产能，减扣热开水解便用过热蒸汽发生器与春秋季散热过热蒸汽发生器需求量产生池的出现量，可风能发电站产生池的出现量以5500m3/d计算，风能发电站量约1.0×104kW·h/d，约占全厂用水量池电池发热量的5.6%。预测季度目标节电对照CO2节能节能降碳量为2205t。快要的建设的光伏太阳能风能发电站好该项目，若按高压力并网方式成本核算，电脑安装系统发热量为6.9MW，系统理论可风能发电站量约2.3×104kW·h/d，便用率取83.8%，则对照事实便用水量池电池发热量为1.9×104kW·h/d，约占全厂用水量池电池发热量的10.6%。预测季度目标节电对照CO2节能节能降碳量为4189t。饮用饮用水水源地地空气空气源系统作业不稳，工业园区3台单螺丝杆饮用饮用水水源地地空气空气源空调制热机组总电脑安装系统发热量为2800kW，为工业园区整合办公装修楼、车间管理等（总施工占地面积近22000m2）提供了春秋季散热、夏季高温空调制热服务的，次年可可节约自然气需求量36×104m3，对照CO2节能节能降碳量约783t。以2040年全厂再生能力资源需求量对照CO2释缩量上涨为数量，作出3项能源能力再生能力资源使用好该项目预测CO2节能节能降碳量分开为6.8%、12.8%和2.4%，累计节能节能降碳量约22%。 会根据目前为止的数据资料判定，渐渐水区节能公司降耗与泥区沼液产值提拔工作的的继续落实，和沼液发电站量、太阳能太阳能发电站量快速并网试运，清河二厂CO2降碳量已成定局高达其今年生物质能源浪费相匹配的CO2释放量下跌的40%～50%。

05 结论

① 通过流域水量联调有效减缓了清河二厂水力负荷波动幅度，时处理水量离散程度与峰谷水量比值较联调前分别降低37.9%、64.4%。鼓风机、进水泵等主要耗能设备节能优化效果显现。2021年1月—11月，水区电单耗为0.353kW·h/m³，较2020年同期降幅为20.7%。水区节电CO2减排量约占2020年全厂能源消耗对应CO2排放量的🦄26.1%。此外，前三季度碳源与化学除磷药剂投配率降幅分别为38.6%、19.2%。

② 综合泥质、消化软件软件运动性能指标与产气量涉及到的性探讨，制定了泥质可挥发物水平、初沉工业废水的比例为、已满工业废水负荷什么意思等产气量主要影响到关键因素。提出了升高产生产出量3项大概事情，自1一月份中下旬安全措施推行来党，4月—1一月份产生产出量达298m3/tDS，较一月份—1一月份的增长幅度为21.6%。③ 结转产生风能发电机组、太阳能发电机组风能发电机组、水源保护区空气源热水器等等三项可重复充分利用资源采取清洁生物质能采取项目流程CO2节电降耗量，约占全厂2021清洁生物质能能量消耗相匹配的CO2节能减排量的22%。节电降耗与可重复充分利用资源采取清洁生物质能采取相匹配的的CO2节电降耗消耗量占有率即将符合40%～50%。清河二厂将持续保持带领该行业深绿色低碳技术改变。