7月12日，武漢市2023年全國低碳日主題發(fā)布會上，由武漢城投水務集團所屬武漢控股排水公司（以下簡稱“排水公司”）建設運營的北湖污水處理廠，被評為2023年武漢市綠色低碳典型案例代表。

    北湖污水處理廠是國家“長江大保護”和武漢“四水共治”治污水大布局中的關鍵工程。項目一期污水處理能力達80萬噸/日，尾水水質達國家一級A標準，是國內一次性建成規(guī)模最大的污水處理廠。每天，沿線130.35平方公里的所有污水通過17.5公里的大東湖深隧傳輸至廠內，從根本上解決了大東湖地區(qū)的污水處理等水環(huán)境難題。

    減污降碳是“十四五”時期我國生態(tài)文明建設的重點戰(zhàn)略，也是推進經濟社會全面綠色轉型的新動能。近年來，排水公司以“十四五”規(guī)劃目標為指引，深入踐行碳達峰、碳中和發(fā)展戰(zhàn)略，堅定踐行生態(tài)文明思想，以北湖污水處理廠實施低碳化運營探索為切入點，因地制宜，創(chuàng)新思路，大力推進治水治污工作，奮力打造高效能治理新起點，將低碳化發(fā)展作為標桿污水廠建設的重要維度之一，利用光伏發(fā)電、數(shù)字化運維等技術獲取綠色能源，使污水處理廠擺脫傳統(tǒng)“污水池”的概念，成功打造了一座“綠色工廠”“數(shù)字工廠”。

    ■ 密碼一

    處理污水用“膜”法

    為城市排水管網注入綠色動力

    7月13日上午9時，北湖污水處理廠深隧泵房內，泵機馬力全開，生產技術部部長李貝正在查看相關運行數(shù)據(jù)。“如今，半個武昌城的污水都通過大東湖深隧這條‘快車道’奔向這里進行深度處理。”

    而真正做到讓“污水”變“美水”，離不開北湖污水處理廠采用的改良型AAO+MBR工藝污水處理工藝技術，其中MBR膜工藝取代了傳統(tǒng)的物理沉降和化學處理工藝，在污水處理的穩(wěn)定性、抗負荷沖擊以及出水水質方面優(yōu)勢明顯。

    “自動化、智能化對污水處理行業(yè)的發(fā)展日趨重要，不斷提升污水處理效能，實現(xiàn)節(jié)能降耗是當下的重要課題。”李貝說，污水廠采用的MBR膜處理工藝過濾孔徑僅為0.1μm，相當于頭發(fā)絲的千分之一，擁有更大的膜通量，能夠除去污水中的微生物、膠體、藻類以及其他引起渾濁的物質，同時，該工藝能提高泥水分離效率，減少剩余污泥量，解決了傳統(tǒng)活性污泥法中存在的諸多突出問題。

    雙工藝路線的采用有力保證了出水水質。相關數(shù)據(jù)顯示，北湖污水處理廠運行至今，承擔了大東湖地區(qū)生活污水集中處理工作，破解了武漢市部分地區(qū)生活污水直排入江問題，服務面積約130.35平方公里、服務人口248萬余人，使區(qū)域內主要排口污染物削減60%以上。

    “北湖污水處理廠就像‘吸濁揚清’的鐵肺，源源不斷為城市排水管網注入綠色動力。”李貝表示，處理達標后的尾水，將通過兩種方式越堤入江——當長江水位低時，通過箱涵自流而出；當長江水位高時，通過鋼管攀堤而出。同時，北湖污水處理廠排水系統(tǒng)在內部設置了雙管道，實現(xiàn)了雨污分流，并兼顧排漬功能，能有效緩解相關片區(qū)漬情。

    ■ 密碼二

    給污水處理廠裝上“智慧心”

    處理污水更高效、更安全

    2020年9月16日，北湖污水處理廠正式投入運行，至今已安全生產1033天。

    “確保安全生產也是實現(xiàn)‘數(shù)字工廠’‘綠色工廠’的必要條件之一。”李貝表示，傳統(tǒng)污水處理廠工控系統(tǒng)自動化程度不高，功能簡單，決策高度依賴人為經驗，已不能滿足高效綠色的運行要求，“數(shù)字化”“智慧化”已逐漸成為傳統(tǒng)水務領域轉型升級的重要方向。“創(chuàng)新是產業(yè)發(fā)展的動力引擎。近年來，排水公司在建設運營污水處理廠標準化基礎上，縱深推進智慧污水處理廠建設，逐步實現(xiàn)數(shù)字化管控、網絡化共享和平臺化協(xié)同，打造了全市一流的數(shù)字化智慧運維綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)水廠全自動、高可靠、智能化、精細化運行。”

    該系統(tǒng)主要分為駕駛艙、運行監(jiān)控、報警統(tǒng)計分析、設備管理、工藝仿真、運行統(tǒng)計及分析、運營效能分析、安全生產管理、報表系統(tǒng)、資料管理、互聯(lián)網平臺共計11個板塊。整套系統(tǒng)集運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、設備運維、工藝指導等功能于一體。

    就好像有無數(shù)個“神經元”潛伏在廠內的管網、泵房、電路等重要部位，全天候“放哨”，實時追蹤、監(jiān)控全廠生產、數(shù)據(jù)、故障、運維等體系的“健康”。

    “除了對生產工藝進行監(jiān)督，對廠內的設備、人員我們也進行了智慧化管理。”李貝介紹，系統(tǒng)為污水廠的11484套設備及每位人員都設置了二維碼“身份證”，確保一人一碼、一物一碼，同時，為保證現(xiàn)場管理質量，污水廠還通過AI及時感知各項關鍵參數(shù)，達到防患于未然，提升安全管理水平，防止重大事故、故障的發(fā)生。

    守好廠內安全，排水公司更著眼于流域安全。為促進東沙流域水安全、水環(huán)境發(fā)展，北湖污水處理廠與東沙流域水環(huán)境治理系統(tǒng)采取聯(lián)動運行模式。系統(tǒng)中采取北湖污水處理廠、二郎廟污水處理廠、落步嘴污水處理廠及相關預處理站聯(lián)動運行方式，根據(jù)收集系統(tǒng)總水量動態(tài)調節(jié)各廠水量負荷，并充分利用北湖污水處理廠規(guī)模化處理效能，實現(xiàn)污水處理設施最優(yōu)配比，從整體上節(jié)約系統(tǒng)整體能耗。

    ■ 密碼三

    開啟“光伏＋”模式

    每年提供綠色清潔電能約2200萬度

    迎著炙熱的陽光，北湖污水處理廠內排列整齊的光伏板正在工作，別看小小的一塊板子，它正一刻不停地將烈日變成綠電，創(chuàng)造巨大的產值。

    北湖污水處理廠一直是“耗電大戶”，用能穩(wěn)定，同時又具有占地面積大、空間開闊等特點，在其上方建設光伏發(fā)電項目有著得天獨厚的優(yōu)勢。

    作為武漢市污水處理行業(yè)的龍頭企業(yè)，2021年，排水公司踐行節(jié)能環(huán)保新路徑，開始了“污水廠+光伏”的有益探索。

    2022年11月，北湖污水處理廠44884塊光伏板全容量并網運行，總面積達到18.5萬平方米，相當于25個足球場面積，是國內最大的污水處理廠分布式光伏發(fā)電項目。

    “降碳、減污是推進生態(tài)文明建設的關鍵，探索光伏發(fā)電技術對我們推進綠色環(huán)保轉型升級具有非常重要的意義。”李貝稱，光伏進入污水處理廠，不僅有助于污水處理廠擺脫對傳統(tǒng)能源電力的長期依賴，給污水處理廠的基礎設施送去綠色電力，還可實現(xiàn)大氣環(huán)境和水環(huán)境污染減排的雙贏，促進污水處理企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，可謂一舉兩得。

    截至今日，北湖污水處理廠光伏項目已產生綠色清潔電能約1300萬度，讓其升級為名副其實的“綠色工廠”。

    據(jù)計算，在25年運營期內，北湖污水處理廠光伏項目每年可提供綠色清潔電能約2200萬度，相當于節(jié)約標準燃煤約0.8萬噸，相當于減少二氧化碳溫室氣體排放量約2萬噸，減少二氧化硫排放量約70噸，減少氮氧化物排放量約60噸，減少粉塵排放約2噸，節(jié)能減排效果顯著。

    ■ 密碼四

    搭建污泥處置車間 減少二次污染

    推進污泥無害化、資源化處理處置一直是城鎮(zhèn)污水處理設施補短板強弱項的難點。在北湖污水處理廠西北角，新建的污泥處置項目設計規(guī)模480噸/天，采用的重力濃縮+隔膜板框深度脫水工藝，能有力緩解污泥外運處置困境，提升污水處理能力。

    “濕污泥含水量高達80%，且有機質含量高，并含有寄生蟲、病菌等，很容易發(fā)臭。”李貝解釋，截至目前，廠內日均產生污泥泥漿量約為1200噸，如果不進行脫水處理，其存放、轉運、處置問題都難以解決，且容易造成環(huán)境的二次污染。

    2023年，北湖污水處理廠還新建了外來污泥接收車間，儲存規(guī)模為300噸（80%含水量），主要處理來自湯遜湖污水處理廠、黃家湖污水處理廠、落步嘴污水處理廠、二郎廟污水處理廠的污泥，再利用北湖污水處理廠現(xiàn)狀污泥脫水車間內的備用板框脫水機（處理能力140噸/日），將含水率降低至60%，外運進行協(xié)同焚燒處置。

    “未來，北湖污水處理廠還將進一步發(fā)展污泥處置生產線。”李貝表示，隨著城市污水處理率的提高，廢水處理后的污泥量也在相應增長。污泥也不是毫無用處，經過處理后的污泥可以制成生物有機炭，作為土壤改良劑，其中篩分出的粗細砂和礫石還可用于建筑底料回用，將以往無用的淤泥變廢為寶，減少二次污染，更加綠色環(huán)保。

    ■ 密碼五

    合理利用再生水

    為城市發(fā)展“解渴”

    污水處理廠就像一座城市的“腎臟”，是城市水污染防治的第一道防線。近年來，排水公司盤活水資源，將污水處理廠的尾水用于道路清掃、綠化灌溉、景觀補水等，為促進經濟綠色轉型發(fā)展，提高水資源配置效率和利用效益，實現(xiàn)城市“第二水源”、探索分質供水奠定了基礎。

    污水處理廠尾水也叫再生水，是城市污水經處理后達到一定的水質指標、可重新循環(huán)利用的非飲用水。目前，北湖污水處理廠再生水日均消耗量約1萬噸，用于廠區(qū)中細格柵及膜格柵反沖洗、生產藥劑稀釋、生物除臭塔噴淋、道路沖洗等，廠內共設6個取水點，每年減少二氧化碳排放700余噸。

    除了為“城市”解渴，排水公司還在企業(yè)利用再生水方向進行了有力探索。為減輕北湖及周邊水環(huán)境流域治理的負擔，加快青山區(qū)循環(huán)經濟產業(yè)鏈的建設步伐，公司正與青山區(qū)水務局共同推進實施北湖流域再生水利用工程，利用北湖污水處理廠出水進行水生態(tài)環(huán)境改善，以及大型企業(yè)生產用水替代。

    “青山區(qū)作為國家重化工業(yè)基地，其周邊聚集了武鋼、石化等大型工業(yè)企業(yè)，工業(yè)用水能耗高。企業(yè)如果通過中水資源化利用，以再生水取代自來水，有助于減輕水體污染，保障生態(tài)安全，推動水資源循環(huán)高效利用，也讓北湖污水處理廠的出水變得更加綠色。”李貝介紹，項目分為南線、北線工程。南線工程將在北湖污水處理廠內新建一座尾水提升泵站，設計流量為7.5萬噸/日，配套管網長約6公里，使北湖污水處理廠出水輸送至白玉明渠，以及寶武集團、綠色動力等企業(yè)。北線工程將在北湖污水處理廠廠屬尾水出江泵站內新建一座一體化泵站，設計流量為1.76萬噸/日，配套管網約600米，使北湖污水處理廠出水輸送至八吉府明渠，以及中韓石化公司。

    ■ 密碼六

    搭建綠色循環(huán)產業(yè)基地

    打造污水處理“燈塔工廠”

    生產綠色電能、消減污水污染物、利用新技術消碳……北湖污水處理廠只是排水公司搭建綠色低碳循環(huán)發(fā)展格局的一個小縮影。

    近年來，排水公司通過資金投入、技術改造等，在污水處理等方面持續(xù)增值提效、節(jié)污減排，努力構建綠色低碳循環(huán)發(fā)展新格局，在碳中和的時代進程中，努力打造示范樣本。

    在龍王嘴污水處理廠榮軍、魯巷等6座污水提升泵站進行無人值守改造，改造內容包括自控系統(tǒng)改造、視頻監(jiān)控改造、新增泵站無人值守綜合信息管理平臺等；在東沙流域，通過“廠站網一體化”調度，有效協(xié)調多個環(huán)節(jié)，使污水處理廠、各預處理站、污水泵站在不同工況條件下達到穩(wěn)定運行，提高了水環(huán)境綜合治理能效。

    全面推進黃家湖污水處理廠、龍王嘴污水處理廠、南太子湖污水處理廠五期改擴建工程。黃家湖污水處理廠三期擴建后，采用巴頓普+超濾膜工藝，出水水質優(yōu)于一級A，達到“排水水質能養(yǎng)魚”的效果。南太子湖污水處理廠五期擴建工程，還采用雙層加蓋的構筑物全地下式布局，最大限度節(jié)約用地，同時減少鄰避效應對周邊環(huán)境的影響。

    排水公司對中水回用標準及工藝提升等還開展了一系列相關技術研究，并對其應用場景開展了試點探索，利用三金潭污水處理廠再生水對黃孝河進行水生態(tài)補水；而黃浦路污水處理廠的再生水則為江灘提供園林綠化用水，全年節(jié)約水費百萬元。

    “以創(chuàng)新科技賦能水務行業(yè)一直是公司踐行可持續(xù)發(fā)展理念的重要抓手，我們已在打造綠色工廠、數(shù)字工廠等方面取得諸多進展。今年，北湖污水處理廠獲評2023年武漢市綠色低碳典型案例代表是公司深入踐行碳達峰、碳中和發(fā)展戰(zhàn)略的又一重要成果。”排水公司負責人表示，公司將繼續(xù)作為先行者、踐行者和賦能者，以數(shù)字化與低碳化“雙輪驅動”，繼續(xù)在城鎮(zhèn)排水行業(yè)大力推動減碳進程，對標行業(yè)“燈塔工廠”，積極打造未來標桿污水廠。

    策  劃

    武漢市水務集團有限公司  武漢三鎮(zhèn)實業(yè)控股股份有限公司

    武漢市城市排水發(fā)展有限公司  長江日報生態(tài)傳播中心

    撰  文

    謝銘輝  田康莉  楊絲涵  鐘適