20多年老厂依然运行优良 青岛这座污水处理厂有何奥秘？

青岛水务集团团岛污水处理厂 在本次标杆比选中， 荣获“资源化—生产环节资源化利用标杆污水厂”称号 。“双百跨越”污水处理标杆联盟顾问专家，原北京市市政工程设计研究总院有限公司副总工程师杭世珺点评道：作为20多年的老厂依然保持优良运行状态，与附近青岛啤酒厂的废水协同处理，提高进水浓度的同时与污泥协同厌氧消化产沼气，建设沼气发电项目，并且建设水源热泵项目为调度中心和附近居民提供冷热源，实现资源能源的充分开发利用。“双百跨越”污水处理标杆联盟顾问专家，中国人民大学环境学院教授/博士生导师王洪臣点评道：该厂在资源循环利用模式的创新上有鲜明的特点，是因地制宜的资源能源综合开发利用的典型代表。

青岛水务集团团岛污水处理厂位于市南区团岛三路8号，占地面积约10公顷，服务人口26万，汇水面积约14.6平方公里，服务范围为市南区中西部及部分市北区，污水处理厂设计规模为10万立方米/日，以生活污水为主。

青岛水务集团团岛污水处理厂是中、德政府金融合作项目。概算造价为3.24亿人民币，其中德国政府赠款2500万马克，用于购买主要机电设备及提供相关技术服务等。该工程于1996年12月开工建设，1998年12月通水调试，1999年4月正式运行，采用“改良AAO”工艺。          

2010年对原有工艺进行升级改造：增建一组曝气沉砂池；在原有AAO工艺基础上进行生物池改造，增加MBBR工艺，重新分配池容比后在好氧池投加生物填料，提高生物池的处理能力；增加深度处理工艺，采用机械搅拌快速混合、小网格絮凝、斜板沉淀池、滤布滤池和紫外消毒；同时为保证氨氮、总磷等稳定达标，增加碳源投放和化学除磷。升级改造项目于2010年初破土动工，2011年3月进行联机调试，并于2011年6月通过环保局一级A的监测验收。          

团岛污水处理厂自运行以来，一直保持了良好的污水处理率和污泥处置率，并且处理效果较稳定。COD、BOD 5 、SS、NH 3 -N等指标达到或优于国家二级排放标准，一级A验收后，出水水质稳定达标。取得了良好的社会效益。截止到2021年底，累计处理污水55832.10万吨，削减污染物累计：COD 44.42万吨，BOD 21.13万吨，氨氮3.04万吨，总磷0.51万吨，SS 25.30万吨，产生沼气3900万立方米，自2012年10月份启动沼气发电项目，累计发电2502万度，为减轻胶州湾的污染和节能减排做出了积极的贡献。

图1  青岛市团岛污水处理厂全景

青岛水务集团团岛污水处理厂自建成起就高度重视资源综合利用，在运行过程中，充分利用本厂工艺特色，优化工艺运行，提高原水碳源利用效率和设备运行效率，降低用电单耗和药剂单耗；市政污泥采用中温厌氧消化工艺，在实现污泥减量和稳定化的同时，回收高热值的沼气，并利用沼气进行发电用于本厂生产，从而实现资源利用节能减碳的目的；协同处理啤酒厂废水，打造上下游产业的协同资源化利用新模式；不断拓展尾水的利用渠道，提供高品质的市政杂用水和清洁能源，打造全过程的资源综合利用和绿色低碳发展模式。

1、污泥中温厌氧消化，获得沼气，减少碳排放          

①初沉污泥和剩余污泥浓缩后进行中温厌氧消化获得沼气，年均碳减排量达到19515 tCO 2e

从建厂起团岛污水处理厂就启动了污泥中温厌氧消化，在实现污泥稳定减量的同时，获得高热值的沼气，并对其进行收集、净化和利用。年沼气产量达173.37万立方米，仅此一项年碳减排量可达19515 tCO 2e 。依据《污水处理厂低碳运行评价技术规范》，团岛污水处理厂2021年度自查直接碳排放强度为-0.488，低碳运行水平为一级。

图2 建厂以来沼气产量（万立方米）

②利用沼气进行沼气发电，年均沼气发电275.84万度，碳减排2598 tCO 2e

2012年底团岛污水处理厂启动沼气发电项目，建成两台500kw发电机组，在获取能源的同时，将发电余热通过余热锅炉引入污泥热交换系统，为消化污泥加热，减少沼气锅炉运行时间。每年5月至11月，沼气发电的余热基本可满足污泥消化需要。截止2021年年均发电275.84万度，每年可节约电网购电费用180余万元，可减少碳排放超2598 tCO 2e 。升级改造后日均发电量6600度以上，占全厂用电量比例最高可达22%左右。

图 3 近六年日均发电量图

图 4 沼气发电机组

2、啤酒废水与市政污水协同处理，打造上下游产业的协同绿色低碳运行新模式          

2021年5月团岛污水处理厂与青岛啤酒股份有限公司青岛啤酒厂签订协议，实现“污水厂喝上青岛啤酒”。          

①高浓度废水—啤酒热凝固物与污泥协同厌氧发酵，年碳减排量增加3874.82 tCO 2e 。          

啤酒废水为实现高效利用采用分类处置方式，在团岛污水处理厂高浓度啤酒热凝固物与市政污泥进行协同厌氧产升沼气。2021年6月至2022年5月一年间，共利用啤酒热凝固物10039吨，产生沼气205.18万立方米，较投加前增加沼气产量19.8%，增加碳减排量3874.82 tCO 2e 。2022年9月14日该技术作为“啤酒高浓度废水与市政污水协同处理关键技术”的组成部分，在以中国工程院马军院士为首的专家评审团的科技成果评价中获评“国际领先水平”。

图 5 啤酒热凝固物投加前后沼气产量图（万立方米）

图 6 啤酒热凝固物卸料

② 低浓度啤酒废水直排，增加污水厂进水碳源          

除了啤酒热凝固物的精准利用外，啤酒厂其他废水经调节池匀质后直接排入市政管道进入污水处理厂，经许可后的排水协议，啤酒厂出水CODcr浓度由原来的500mg/L升至3500mg/L，在降低啤酒厂污水处理成本和碳排放的同时，将啤酒废水中丰富的有机质保留下来补充污水厂进水碳源。一年来共接收直排水78.12万吨，进水碳源增加了239.04吨，减少碳减排量334.65 tCO 2e 。啤酒废水与污水处理协同发展打造了上下游协同低碳绿色发展新模式。

3、出水回用，提供城市第二水源和清洁能源          

①出水替代自来水回用，为城市提供第二水源          

青岛市是我国严重缺水城市之一，水资源供需矛盾突出，形势十分严峻。人均水资源近200立方米，仅为全国平均的五分之一，世界的十五分之一，且存在诸如地下水位下降、水质污染、海水入侵等问题。要解决水资源短缺问题，方法无外乎开源节流，而污水处理厂出水可以提供很好的第二水源。          

团岛污水处理厂厂内建有完善的回用水管网，利用回用水进行冲厕、绿化、设备冲洗、药剂溶解和稀释以及厂区景观用水等，并将部分出水通过中水管道输送至配套的中水公司，经进一步处理后用于市政管道的喷洒、市政绿化、公共厕所冲厕、周边公园用水等，年节约自来水61万吨，节约自来水费335万元。

图 7 厂区回用水景观

图 8 设备冲洗

②将出水用于热源泵系统，提供清洁能源          

2016年团岛污水处理厂建成污水热源泵系统，采用两台螺杆式水源热泵机组，利用本厂出水中蕴含的热能作为冷热源，为包括青岛水务环境调度中心在内的13000平方米的办公面积供冷和供暖，年用水量达60多万吨。          

除上述污水热源泵系统外，中节能下属的青岛蓝海恒元新能源有限公司利用本厂出水为周边部分居民楼进行供冷和供暖，服务面积分别为4.3万平方米和30万平方米，年用水量159万吨。          

综合团岛污水处理厂出水资源综合利用量和作为能源的利用量，年回用水量为280万吨，占总处理水量的7.4%。

图 9 本厂热泵机组

图 10 本厂工作区域末端设备

4、强化管理、优化工艺，实现节能降耗          

① 优化工艺，提高原水利用效率，降低药剂消耗          

随着出水标准要求的升高，出水水质要求也越来越高，如何在确保出水水质稳定达标的前提下实现节能降耗，是每一个污水处理厂生产人员所面临的挑战。近年来，随着人们生活方式的改变，进水碳氮比和碳磷比均较低。为保证出水总磷和总氮稳定达标，团岛污水处理厂增加了碳源投加和化学除磷。2021年度生产药剂支出占到主营业务成本的12.5%，而碳源支出占到总药剂支出超过75%。因此提高生物处理脱氮除磷效果和原水碳源的利用效率成为团岛污水处理厂的关注重点。首先充分利用初沉池为多格平流池的优势，根据进出水水质和水量，灵活调控运行池数，减少初沉池中碳源的削减量，增加生物池进水碳源。其次充分利用MBBR工艺中填料中微生物丰富的优势，适当降低生物池污泥浓度，减少生物池的内源消耗，从而降低药耗。在2020年夏季，采用上述措施实现近一个月碳源零投加，效果显著。但由于团岛污水处理厂近年来进水水质较为复杂，碳源单耗总的变化趋势并不明显。          

②多措并举，不断降低用电单耗，五年实现吨水单耗降低24.8%。

图 11 近6年千吨水电单耗（kWh/kt）

首先在AAO+MBBR工艺中，鼓风 机用电是重点。团岛污水处理厂在建厂之初就实现了生物池溶解氧的精准调控，升级改造工程实施后，团岛厂根据工艺变化，通过优化风机运行程序，实现鼓风机用电单耗逐年降低。2021年鼓风机用电量占全厂生产用电量比例由2016年的43.6%降低到38.0%。适当降低生物池污泥浓度，也为降低生物池的曝气电耗创造了条件。

图 12 近6年污泥浓度和鼓风机电单耗