唐山市中心城区规划污水量约为80万m3/d,根据市政府的规划要求,对再生宁波某地现状污水处理厂已满负荷运行,随着区域经济发展,污水排放量日益增加,根据用地性质规划,原污水厂用地不能满足新建污水处理厂用地需求,需在异地新建污水处理厂,满足片区市政污水处理需要。市政污水中工业废水占比约为25%,工业废水以印染园区废水为主。新建污水处理厂近期设计规模为10万m3/d,尾水排放管及厂前区按远期规模(45万m3/d)一次建成。此外,新建污水处理厂接收150 m3/d老城区化粪池粪便污水。出水水质达到“类Ⅳ类”水排放标准。新建污水厂污泥处理包括本厂污水处理产生的污泥及运至新建厂15 t Ds/d(脱水至含水率为80%)的市政污泥,污泥处理总规模为42 t Ds/d,污泥处理至含水率≤40%后外运处置。新建污水处理厂协同处理本厂污水、污泥及接收的粪便污水、污泥。
由表2可知,本工程污染物去除过程中温室气体排放量为42018.5 t CO2-eq/a,其中电力消耗产生温室气体排放源最强,占温室气体总排量47.3%。本工程需对外运污泥进行脱水干化协同处理,污泥处理规模已达到16万m3/d污水处理厂产生的污泥量,污泥处理电耗占污水处理厂总电耗24.48%。进水中含工业废水,需利用臭氧对污水进行深度处理,氧气分离及臭氧制备设施运行产生电耗占污水处理厂总电耗23.04%。污水处理鼓风曝气电耗占总电耗16.05%,污水提升电耗占总电耗13.76%。
工程设计阶段采用低碳技术,降低污水处理过程温室气体排放。污泥处理电耗占污水厂运行总电耗比重最大,污泥脱水干化工艺采用运行能耗低的板框脱水+低温干化工艺,污泥干化采用热泵循环系统,节省污泥脱水干化过程电耗。此外,污泥调理采用生物淋滤工艺,减少污泥调理过程化学药剂投加,从而降低碳排量。污水深度处理采用臭氧、活性炭联用工艺,利用活性炭与臭氧催化氧化反应,促进臭氧产生自由基,更有利于有机物的氧化降解,提高臭氧的氧化效率,节省臭氧投加量,从而减少臭氧设施运行能耗,降低温室气体排放量。预处理区采用旋流沉砂池,节省运行能耗,同等条件下相比曝气沉砂池每年可以减少184.88 t CO2-eq电力消耗导致的温室气体排放。此外,污水处理厂设置精确曝气系统,根据生反池曝气情况对鼓风机曝气量进行实时反馈调控,在满足污水处理要求的同时,最大限度降低运行能耗,减少温室气体排放量。
污水处理温室气体排放与污水处理工艺选择、进水水质、出水标准等因素直接相关。北京通州某再生水厂采用AAO+生物膜反应器(MBR)工艺,出水执行北京市地方标准一级限值B标准,单位污水处理温室气体排放量约为2.26 kg CO2-eq/t;浙江某污水处理厂采用移动床生物膜反应器(MBBR)对循环式活性污泥(CAST)工艺进行改造,出水达到“类Ⅳ类”水要求,单位污水处理温室气体排放量由改造前1.04 kg CO2-eq/t降至0.79 kg CO2-eq/t。污水处理厂所在地区环境温度,影响运行电耗及药剂投加量,进而影响污水处理温室气体排放量。呼和浩特市两座污水处理厂分别采用CASS和AAO工艺,单位污水处理温室气体排放量分别为1.94 kg CO2-eq/t和1.84 kg CO2-eq/t。本工程单位污水处理温室气体排放量为1.15 kg CO2-eq/t,由于本工程进水水质中含工业废水,且需进行粪便污水及外运15 t Ds/d污泥脱水干化的协同处理,相对同等处理要求污水处理厂单位污水处理温室气体排量较少,具有温室气体减排优势。
污水处理厂污染物去除过程中温室气体排放量为42018.5 t CO2-eq/a,最大温室气体排放源为电力消耗产生。污水处理厂采用热泵循环系统、臭氧活性炭联用等低碳处理工艺,单位污水处理温室气体排放量为1.15 kg CO2-eq/t。建议运行中优化能耗管理,利用多模式AAO的可调性灵活应对进水水质变化,充分利用进水中碳源进行脱氮除磷,采用光伏发电、水源热泵系统等再生能源措施,减少污水处理中的温室气体排放。
