化濁成清 探訪國內(nèi)首座城市污水資源概念廠
三氿兩湖,千帆逐波。位于太湖西岸的江蘇省宜興市,是久負盛名的“環(huán)保之鄉(xiāng)”,國內(nèi)首座城市污水資源概念廠便坐落于此。近日,記者跟隨“長江大保護調(diào)研行”采訪團自宜興市區(qū)向北驅車約半小時,遠遠就望見一座極具設計感的“三葉草”造型建筑,在午后陽光的照射下分外“亮眼”。
建設中國城市污水處理概念廠,是國內(nèi)環(huán)境領域知名專家發(fā)起的重大行業(yè)創(chuàng)新事業(yè),旨在以綠色發(fā)展理念整合前沿創(chuàng)新設計和全球視野內(nèi)的領先技術,實現(xiàn)“水質永續(xù)、能源回收、資源循環(huán)、環(huán)境友好”四項目標。2021年10月,由三峽集團合作參與的宜興城市污水資源概念廠(以下簡稱概念廠)率先建成投運,其顛覆傳統(tǒng)污水處理廠形態(tài),創(chuàng)新采用水質凈化中心、有機質協(xié)同處理中心和生產(chǎn)型研發(fā)中心“三位一體”形式建設,成為新型環(huán)境基礎設施的典范。
“‘三葉草’既是建筑空間造型,又是功能構成,一葉是以高品質出水為目標的水資源環(huán);一葉是以資源循環(huán)為目標的能源和資源環(huán);一葉是滿足公眾美好生活和生態(tài)需求的新功能環(huán)?!卑殡S工作人員形象生動的介紹,記者徜徉在概念廠中,感受污水“化濁成清”的神奇。
“永續(xù)水”泡咖啡釀啤酒,深度處理技術實現(xiàn)水質永續(xù)
“好水不問出處?!弊哌M概念廠廠區(qū)中心的池子咖啡廳,墻壁上鑲嵌的標語十分醒目。吧臺上,放置著一瓶瓶“永續(xù)水”(Water X)和剛煮好的咖啡。
“這是我們廠的‘特產(chǎn)’,歡迎來嘗嘗味道?!备拍顝S負責人張翼飛一邊擰開一瓶“永續(xù)水”暢飲,一邊向來訪的記者們熱情介紹。等大家一一品嘗后,張翼飛拋出了鋪墊已久的“彩蛋”——這些“好水”正是來自經(jīng)過概念廠處理后的污水。
水質凈化是污水處理廠的基本功能。概念廠的特別之處在于,可以用較短流程極限去除水污染物。每天2萬噸左右的生活污水,進入水質凈化中心,經(jīng)過初沉發(fā)酵、高級氧化耦合等技術處理后,出水可達地表Ⅳ類水標準,直接排入附近河道,流入宜興的團氿、東氿直至太湖。
循著概念廠的水質凈化線路,記者來到了出水口。只見汩汩清流,源源不斷地流入繞廠而過的云愛河,因為潔凈度更高,出廠水與河水匯流時甚至形成明顯分界。
“污水處理部分做到了極限脫氮除磷,其性價比明顯優(yōu)于現(xiàn)行的國內(nèi)污水處理廠?!睆堃盹w介紹說,傳統(tǒng)污水處理廠通常采用活性污泥法等工藝,主要去除污水中的有機物和部分氮磷等營養(yǎng)鹽,對新興污染物等難降解物質的去除效果較差。而概念廠采用先進的高效加載澄清、自養(yǎng)型脫氮膜生物反應器法、高級氧化等工藝,能夠有效去除污水中的有機物、氮磷等營養(yǎng)鹽及新興污染物等難降解物質,提高出水水質和穩(wěn)定性。在高效極限脫氮等先進技術加持下,污水處理效果可以實現(xiàn)每升水的總氮含量小于3mg、正磷酸鹽含量小于0.1mg、新興污染物去除率達到80%。
在水質永續(xù)方面,概念廠出水可保障太湖水質安全,同時通過采用國際先進技術和設備,部分出水會來到極致水凈化單元進行處理,指標經(jīng)檢測后可達到生活飲用水國家標準,帶來污水從根本上實現(xiàn)再生的科技體驗?!拔覀兂銎返摹览m(xù)水’可以直接飲用,也可以用來沖泡咖啡,等天氣再熱一點,還可以釀造啤酒?!睆堃盹w自信地說。
在概念廠的生產(chǎn)型研發(fā)中心,實時展示著全球領先的污水處理技術和場景應用。記者一進門便注意到一個藍白拼色的“集裝箱”。中國城市污水處理概念廠專家委員會委員、江南大學環(huán)境與土木工程學院教授李激介紹,這是一個正在進行中試試驗的裝備?!皬幕A研究到科技轉化,開展中試試驗非常重要。因為概念廠采用了很多新工藝,需要研究試驗獲得相應技術參數(shù),同時我們還會做一些破壞性或應對性試驗,比如冬季來了一股特別不好的水,或者突然停電等?!崩罴ふf,小規(guī)模測試逐步達到工藝成熟后,可以通過研發(fā)中心3條百噸級、2條千噸級的試驗線,進行大規(guī)模工程試驗直至向市場推廣。
污泥“變身”營養(yǎng)土,沼氣用于廠區(qū)發(fā)電,變廢為寶推動資源循環(huán)利用
在廠內(nèi)名為“先驅屋”的一處展臺上,陳列著花卉綠植通用營養(yǎng)土、有機肥等產(chǎn)品。外包裝上印著的標志提醒記者,這是概念廠“出產(chǎn)”的又一項產(chǎn)品。
“我們把牙膏一樣的太湖藍藻泥、農(nóng)林廢棄的秸稈、綠化垃圾、果蔬垃圾、畜禽糞便還有生活污水產(chǎn)生的污泥等有機質廢棄物,通過高干厭氧發(fā)酵及好氧堆肥過程,加工成了營養(yǎng)土,經(jīng)檢驗合格以后推向市場,網(wǎng)店都有銷售?!睆堃盹w拿起一袋用概念廠有機肥培育的泰國香米,向記者展示產(chǎn)品成色。
據(jù)介紹,概念廠設立的有機質協(xié)同處理中心,每日可實現(xiàn)處理污泥、藍藻、畜禽糞便和秸稈等約100噸,目前處理量約40噸。這些有機質廢棄物經(jīng)過厭氧消化產(chǎn)生的沼氣,被用于熱電聯(lián)產(chǎn),產(chǎn)生的電能和熱能可實現(xiàn)廠內(nèi)能源自給(能源自給率超60%)。沼液流回水質凈化中心進行再處理,沼渣則被加工成土肥產(chǎn)品,在廠區(qū)內(nèi)的試驗田中種植瓜果蔬菜等,全程不產(chǎn)生二次污染,同時實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
加大投入、變廢為寶的背后有何現(xiàn)實考量?張翼飛解釋,污水處理行業(yè)屬于“能耗大戶”,特別是用電需求量大,其電耗在全社會總電耗中占據(jù)較大比例。傳統(tǒng)污水處理廠缺乏資源回收利用的意識和技術,往往將污泥直接填埋或焚燒處理,污水中有機物所含的能量被浪費。
此外,污水處理需要消耗大量燃料和藥劑,會間接排放大量溫室氣體,其處理過程本身也會直接排放溫室氣體。李激舉例說,長期以來,大部分生活污水都使用好氧的活性污泥法進行處理,也就是在氧氣和細菌的共同作用下,將污染物氧化掉。但活性污泥法會消耗巨大的能源,并釋放碳足跡(即產(chǎn)生的二氧化碳及其他溫室氣體的總量,通常用二氧化碳噸數(shù)來表示);同時,該過程還會產(chǎn)生大量濕污泥,干燥、處置或焚燒這些污泥也會耗費大量能源。
與傳統(tǒng)污水處理廠不同,概念廠通過厭氧工藝對污泥進行厭氧消化,以此實現(xiàn)能量的“回收”?!拔覀兊腄ANAS干式厭氧反應器技術,是專門處理有機質廢棄物的厭氧消化技術,有進料含固率高、沼氣產(chǎn)量大、抗雜物、無沉積、效率高等特點,有‘大胃王’的稱號?!崩罴ふf,通過反應器培養(yǎng)的厭氧微生物將有機質轉化成沼氣,可進行發(fā)電、提純?yōu)樘烊粴?,實現(xiàn)有機固廢的穩(wěn)定化和資源化處理,具有低碳、環(huán)保的特點。
“世界上已有多個國家發(fā)布了污水處理廠碳中和技術路線圖,這也是概念廠的目標。我們希望在資源回收和能源循環(huán)利用方面能起到一定的示范作用,讓大家看到,污水處理廠也可以綠色低碳?!睆堃盹w表示,概念廠通過集成減污降碳先進技術,將污水處理廠從污染物削減基本功能擴展至城市能源工廠、水源工廠、肥料工廠等多種應用場景,將使整個社會全方位體驗感受“污水是資源,污水廠是資源工廠”的理念。
生態(tài)生活生產(chǎn)融為一體,打造互利共生新型環(huán)境基礎設施
沒有臟亂的環(huán)境,沒有污水的臭味,沒有設備的轟鳴,漫步在概念廠,只見環(huán)廊相接、綠草如茵、池塘清淺,遠處水田如鏡、阡陌縱橫,一派秀美的江南風光?!斑h觀是工廠,近看像公園”,這座新概念廠完全顛覆了記者對傳統(tǒng)污水處理廠的認知。
“一般來說,污水處理廠存在很強的‘鄰避’效應?!睆堃盹w說,“鄰避”指的是居民或當?shù)貦C構因擔心某些公共設施項目對身體健康、環(huán)境質量和資產(chǎn)價值等帶來負面影響,而采取集體反對以至抗爭的行為?!熬褪侨绻犝f附近要建污水處理廠,大多數(shù)居民基本都會提出反對意見?!?/p>
解決“鄰避”效應,就必須做到環(huán)境友好。概念廠堅持綠色發(fā)展理念,在確保水質、有機質循環(huán)設施相對固定的前提下,因地制宜疊加延伸至現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、體育文旅、生態(tài)田園等領域,打造開放、共享的新型城市空間,與周邊環(huán)境無感融合、親近共生。
記者注意到,廠區(qū)里的初沉池、生化池、二沉池等都加了蓋,并且在旁邊裝有臭氣處理裝置,在整個污水處理環(huán)節(jié)基本不會產(chǎn)生臭味。在有機質協(xié)同處理中心,氣體排放前都經(jīng)過凈化處理,所以也幾乎聞不到異味。據(jù)介紹,概念廠采用組合式生物除臭技術,通過精細化設計大幅減少臭氣總量,同時通過“除塵水洗+酸洗+高效異養(yǎng)型生物除臭濾池”組合工藝,確保廠區(qū)無異味,以實現(xiàn)對外開放的獨特需求。
新概念還體現(xiàn)在建筑設計的細節(jié)上。記者看到,有機質協(xié)同處理中心安裝了一根斜斜的煙囪。“至于為啥傾斜,純粹是建筑設計師的審美考慮,煙囪不一定都是直挺挺的,傾斜也是一種美,非常有藝術感、不拘一格?!睆S區(qū)工作人員如是回應。據(jù)悉,概念廠廠區(qū)由藝術家、建筑師、工程師共同參與設計,注重建筑空間美感和人文景觀融入,使得廠區(qū)宛如美麗的城市會客展示廳和市民休閑娛樂的公共花園。
“我們這里的咖啡廳、花園都成了當?shù)氐木W(wǎng)紅打卡點,還經(jīng)常有人來拍婚紗照,一到節(jié)假日非常熱鬧?!睆堃盹w說,推動污水處理廠與城市環(huán)境相融,變“消極”空間為“積極”空間,實現(xiàn)從“鄰避”到“鄰利”,構建生態(tài)、生活、生產(chǎn)共融互動、服務社會與自然的新型環(huán)境基礎設施。
“宜興城市污水資源概念廠是三峽集團合作參與的首座新概念水廠,這里的理念和成果正在長江大保護中被推廣應用。”長江生態(tài)環(huán)保集團黨委副書記劉想華表示,通過前期實踐,復制建設安徽六安鳳凰橋水質凈化廠、湖北武漢湯遜湖藏龍島地下凈水廠等一批新概念廠,打造獨特高效的長江生態(tài)治理“利器”,將積極助推長江經(jīng)濟帶綠色創(chuàng)新高質量發(fā)展。(中國紀檢監(jiān)察報記者 段相宇)
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