从高碑店走出的污泥处理北京路线

在中国水务人的眼中，高碑店污水处理厂无疑是一个具有深远历史意义、技术先进且贡献卓越的存在。

这座令人瞩目的污水处理厂，从选址建设到今天，已经走过了风雨兼程的六十多个春秋。他忠实的见证了中国市政污水处理的发展历程，展示了我国排水事业改革与发展的辉煌成果，是我国污水处理行业的一面旗帜。

近日，首批命名的中国自主创新的污水处理组合工艺发布会在E20环境平台举办。发布会上，首次发布了国内第一批被命名的四大组合工艺：纪庄子污水处理工艺、白龙港污水处理工艺、高碑店污泥处理处置工艺、唐家沱污泥处理工艺（点击查看：  重磅揭晓！首批命名的中国自主创新的四条污水处理组合工艺发布  ）。高碑店污泥处理处置工艺作为首批被命名的中国自主创新的组合工艺之一，再度吸引业界目光，也再次揭开了这座老厂独有的历史印痕与荣光。

在一线耕耘近四十年，全国工程勘察设计大师/北京市市政工程设计研究总院有限公司（下称“北京市政总院”）原总经理张韵见证了首都污水污泥处理事业起步发展的重要过程，同样也为建成这座当时全国最大的污水处理厂——北京高碑店污水处理厂做出了重要贡献，近期张韵大师接受了中国水网独家专访，回顾高碑店厂的往昔与变迁，也讲述了这一地标式污水厂污泥工艺的探索和迭代之路。

张韵

故事要从20世纪五六十年代说起。

1956年5月，为了寻觅污水出路，北京市政府选定北京东郊高碑店村南的一块高地作为污水处理厂的厂址。自此，驰名中外的高碑店污水处理厂也就因此而得名。

1960年，以北京市政总院原总工程师、50年代归国专家、我国给排水业界知名学科带头人之一李远义为代表的首批治污设计者们在荒地上搭起的平房里，从零开始在这个厂址上设计建成了一座日处理二十余万吨污水的简易污水处理厂。

60年代简易污水处理厂

1961年高碑店简易污水处理厂投入运转

那时的技术比较简易，仅仅依靠简单的沉淀和过滤，处理后的水被引入灌渠用于农田灌溉，产生的污泥被当地农民视为宝贵的资源。1961年，高碑店污水厂的污泥首次被用于土地施肥，这一创举开启了污泥农用的黄金时代。

60年代简易污水处理厂污泥干化场

然而，好景不长，随着工业的发展、污水处理量的增加，污泥成分也越来越复杂，污泥农用逐渐暴露出安全隐患，这一去路逐渐式微。

这座实验厂的污泥部分，建有中高温消化池，并有池外加热和沼气搅拌设备，有折带式真空过滤脱水机和卧式离心脱水机，可进行各种污泥脱水试验，还有沼气柜、液氧储罐等附属设备，为沼气发电综合利用、其他各种生化处理工艺、臭氧处理等试验创造了条件。这座实验厂成为后来北京市城市污水处理的科研基地，开始承担起探索污水处理、污泥处理处置工艺的重任。

试验厂消化池及新鲜污泥池

到了80年代，高碑店污水处理厂流域范围内已分布有上千家工厂，工业污水排放量多、污染浓度大，当时试验厂处理的污水中40%左右是工业废水。

为了满足城市水环境的改善和治理需求，北京市政总院原副工程师常憬带领设计团队，接棒主持设计高碑店污水处理厂一期工程。他们开展了大量的水质分析和实验，采集水样，检测各项指标，不断尝试和调整，积累了大量的实验数据。

李远义（右）与常憬（左）早年合影

据此，80年代初，设计团队完成了高碑店一期的可行性研究报告和初步设计：1983年研究团队报批了计划任务书；1984年完成高碑店污水处理厂一期工程（50万立方米/日）初步设计。

此后由于资金问题项目延期。这一阶段，设计科研人员并未放弃，他们本着精益求精的精神，与国内外科研、运转、管理等技术人员，对污水、污泥处理工艺、总图、水力坡降、池型和设备选型等进行了全面深入的优化，在初步设计稿基础上节省占地约百余亩，节约了大量的投资和能耗。这之后逐步完成了全部的设计文件，使原有设计更加完善、合理科学。

常憬讲解设计方案

与此同时，团队在设计过程中也面临着多重困难：当时100万吨级的污水处理厂，国内从没有过；项目需要的二级处理、生化处理，国内也没做过；此外，由于当时使用的是日本协力基金贷款，团队需要进行国际上的投标和谈判，没有人有相关经验。

随着80年代优秀毕业生的加入，设计团队中加入了更年轻的力量。在科研设计的过程中，他们意识到仅仅依靠国内的经验和技术是不够的，开始积极寻求国际合作，与英国麦克唐纳等国外公司交流学习，吸收借鉴先进的污水处理理念和技术，最终选用了先进的污水、污泥处理工艺，使其达到无害化，而处理产生的沼气、废热又可作为清洁能源再利用。

时任北京市政总院三所高碑店设计室工程师李艺（左四）与英国麦克唐纳咨询小组专家交流

最终污水处理采用前置厌氧段的推流式活性污泥工艺，改善活性污泥沉淀性能，保证二沉池能获得更好的固液分离效果，并适当延长曝气时间，达到氨氮的完全消化，处理后的出水排入通惠河；污泥处理选用污泥浓缩、两级中温消化，污泥达到减量、稳定和无害化后，经机械脱水的泥饼可作为有机肥原料或卫生填埋。发电机组的废热回用于消化池的加热，消化中产生的沼气可用于发电。

1986年毕业的张韵就是这时候被调入高碑店设计室，开始从事厂区管网道路总图和进水总干管等设计工作。追忆这段往事，张韵特别提到，刚毕业不久就进入这样重要的项目设计工作中，她始终都心怀敬畏。老一辈专家和领导们的精神不断影响和感染着她。张韵回忆，有一次，她带着自己设计的图纸去找李远义老总签字，因为李老当时年事已高，而且有很多工作需要他指导，本以为这个签字要等好久才能下来。没想到对方很快就给了回复，还把她叫到办公室，感慨地说：“我一辈子的心愿就要在你们的手里实现了！”说这话时，李老满眼都是欣慰和对年轻一辈的关爱。

这一幕也让张韵深刻感受到老一辈专家对污水处理事业的深厚情怀。不仅如此，在高碑店设计室，团队中的前辈们从不满足于仅通过阅读手册和学习资料，而是强调必须亲临现场，每当遇到难题，只要找到他们，无论是谁，都会以极其耐心和诚恳的态度详尽讲解。张韵说，这种谦逊与务实的精神也激励着年轻一代的设计者们，成为他们人生中的宝贵财富。

高碑店污水处理厂大量施工、建设的前期技术准备工作，为处理厂的开工建设，奠定了扎实的基础。1989年12月，项目获得北京市政府正式立项。

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胜利面世：            

我国第一座特大型的污水处理厂落成                                        

         

时间来到90年代，随着城市化进程的加快和环保法规的日益严格，污泥处理行业迎来了转折点。1993年，《城市污水处理厂污水污泥排放标准》的发布，推动了污泥处理技术的创新，脱水处理成为基本要求，污泥含水率需低于80%。此后，土地利用、填埋、焚烧和建材利用等多种处理方式相继出现，污泥处理行业进入快速发展期。

1990年12月5日， 我 国第一座特大型的污水处理厂(一期50万立方米/日)终于正式开工兴建了。1993年12月24日，采用活性污泥法工艺的“高碑店污水处理厂一期工程” 通水典礼在通惠河畔高碑店污水处理厂的广场上举行，它标志着当时我国规模最大的城市污水处理厂的胜利建成。

         

1993年高碑店污水处理厂一期工程通水典礼

         

高碑店污水处理厂一期通水大会（左：常憬；中：杭世珺；右：时任北京排水集团总经理杨向平）

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精益求精：            

二期工艺在优化中迭代进阶                                        

         

随着一期工程的稳定运行，研究团队迅速投入到对经验的总结与反思中。二期工程中，杭世珺作为设计项目总负责人，带领着24位设计师团队从设计回访开始，深入一线，与业主杨向平及其筹建团队并肩作战，共同探讨如何在一期项目的基础上精益求精，解决那些遗留的问题与挑战。

         

         

高碑店的污泥处理部分，与污水处理部分相对应,也分为两期建设。工艺设计上，一期和二期略有不同，作为一期工程中总图及进水总泵房设计的关键人物，张韵自然而然接过重担，成为了二期污泥处理区的项目负责人。

高碑店污水处理部分采用的是传统活性污泥法工艺;污泥处理部分采用的是两级中温厌氧消化的处理工艺,消化后的污泥,经带式压滤机脱水外运。污泥消化产生的沼气，主要用于发电,来驱动鼓风机和进水泵。沼气发动机的热水，作为消化污泥加热的热源,实现热电联供和资源的综合利用。

一期的运行实践表明，这套工艺虽高效，却也复杂，对操作人员的技能要求极高。在二期设计中，设计团队进行了大胆的创新与改进。针对一期中沼气搅拌系统的高风险与操作难度，设计团队决定采用运行更为安全便捷的机械搅拌方式，并实现了连续搅拌与连续排泥，大大简化了操作流程，降低了运行风险。同时，沼气存储方式更改风险系数更高的球罐，取而代之的是更加稳定安全的水封气柜。

高碑店污水处理厂工程完全自主设计，发挥各方优势，科研、设计、建设、运营各方紧密结合配合默契，从学习世界先进技术到结合中国国情深入调研，每一步都走得很扎实。整个项目自主设计的过程，就像万里长征一样，所有人都在条件艰苦的情况下，从一点一滴学起，凭借一腔热血和艰苦奋斗的精神，终于苦尽甘来，研发出属于国人自己的百万吨级水厂。

高碑店污水处理厂二期工程最终由北京市市政四建设工程有限责任公司施工，于1995年开工，1999年年底竣工投产，将北京市污水处理率提高到40%。至此，日处理污水100万吨的高碑店厂，成为当年工艺先进、亚洲最大的污水处理厂。

1999年高碑店污水处理厂二期工程竣工投产

高碑店污水处理厂一二期全景

一期和二期污水处理厂的运转，最终迎来了设计者们预期的模样。污水经过层层处理变得清澈，污泥转化为宝贵的能源，实现了资源化综合利用。这些，都是当初设计者们的梦想，它们终究一一变成了现实。

“这是60多名设计师用无数个日夜换来的辉煌成果，从最后的运行结果来看，高碑店一期和二期项目的污水处理效果、污泥产生沼气以及沼气发电利用等设计目标，基本都达到了我们的预期。”张韵在采访中谈到，尤其第一阶段无疑是摸着石头过河，在没有先例可借鉴的情况下，靠的是老一辈设计研发工程师们的勇于创新，而整个工艺的研发设计和迭代可以说是上下几代人的传承，这是属于集体的荣誉，缺了谁都不行。

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化身再生水厂：            

持续打造污泥主流处理工艺路线                                        

         

进入21世纪，高碑店污水处理厂迎来了前所未有的挑战与机遇。

由于历史原因，90年代设计出水水质执行《污水综合 排放标准（GB8978－1996）》的二级标准，实际出水能够满足原来设计的常规水质要求，但是不能满足北京市后来发布实施的《水污染物排放标准》(DB11/ 307-2005)中的有关规定。

2008年，高碑店污水处理厂全面升级改造后，出水水质主要指标达到地表水环境质量标准四类水体水质要求。随着社会的进步与环保标准的提高，高碑店再生水利用工程从2010年开始建设，并于2016年陆续投产运行。高碑店污水处理厂也因此升级为高碑店再生水厂。

         

         

高碑店再生水厂

同期，随着污泥量的增加，污泥处置出路的减少，污泥处理处置同样面临巨大挑战。北京市政总院黄鸥副总工程师带领技术团队，承担解决北京污泥处理处置问题的重担，先后尝试了大兴庞各庄污泥好氧堆肥工艺，引入国外设备的清河污泥干化项目，北京水泥污泥干化协同焚烧项目，对北京污水处理厂的污泥处理处置进行了多路径的探索和尝试。          

在政策方面，结合这些工艺路线的尝试，为进一步推动污泥处理处置工作的完善，北京市发改委、市水务局、市环境科学学会在北京市排水集团、北京市政院等单位的积极配合下，分别向北京市政府提交了《关于通过资源循环利用方式处置污泥有关意见的请示》、《北京市污水厂污泥处理处置及资源化利用的意见》。          

之后，北京逐步确定了“因地制宜、技术多元、循环利用”的污泥处置原则，“中心区以干化、电厂和水泥厂协同焚烧为主，郊区以堆肥为主，实现污泥无害化，资源化处置和循环利用”的总体思路。这一阶段，高碑店污水处理厂污泥处理确定的工艺路线为采用华能余热和自产沼气，干化后污泥通过工业燃料、建材原料、土地利用等方式循环利用。          

但随着2013年《北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案 (2013-2015年)》的实施，污水总处理规模大幅增加，污泥产量也将增加一倍。高碑店再生水厂的升级建设，也让污泥量逐渐提升，由原设计的700~800吨/天，提升至1100~1300吨/天。原计划的污泥处理设施能力已不能满足新的要求。          

与此同时，2013年左右，受空气污染治理的影响，北京开始推行煤改气，没有了廉价的热源，也没有了可以焚烧的设施，倒逼污泥处理处置方式的变革。而传统的厌氧消化工艺，面临着效率低、停留时间长、有异味、脱水性能低等问题。为解决这些问题，也需要采用创新的整体工艺路线。          

这给设计院带来了一定的压力。根据这些实际问题，北京市政总院在国内外进行了广泛调研，污泥稳定化、资源化的趋势，已经被国内外业界高度认可。          

以此为指引，经过分析和论证，设计团队发现热水解和高级厌氧消化工艺技术优势明显，不仅能实现稳定化、无害化、减少消化停留时间，还能有效提高沼气产率、减少污泥臭味、提高污泥脱水性能，符合北京市泥质应用条件和处理要求。板框脱水在低能耗的情况下，可以实现污泥高脱水率，满足后续土地利用的标准。为实现最终的土地利用，北排集团和北京市水务局、环保局、园林局共同对污泥林地利用开展了多项试点研究。          

升级改造后的高碑店污泥处置中心的工艺路线，采用“热水解+高级厌氧消化+板框脱水+土地利用”创新污泥处理处置技术路线，产生的污泥产物进行土地利用，厌氧消化产生的沼气，通过沼气发电系统进行电、蒸汽、热的综合利用。从而使污泥处置达到无害化、稳定化、减量化、资源化、低碳化处理目标。          

         

高碑店污泥处理消化池设施

高碑店污泥处理热水解设施

高碑店污泥处理处置工艺由北京市市政工程设计研究总院设计，北京城市排水集团担任运营单位，标杆示范项目即北京市高碑店再生水厂。该组合工艺是污泥处理处置全链条整体解决方案，在总体方案设计、引进消化吸收国内外技术、 项目实施、项目运行、生物碳土应用等多个方面集成创新；引进吸收热水解核心技术、标准化的设备，实现 90%的国产化装备集成，对市政污泥处理行业技术进步起到了典范性引领作用。

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结语            

         

如今的高碑店污泥处理系统，已经成为了一个集系统性、全链条性、高效能于一体的典型处理工艺。它不仅提升了处理能力，还降低了污泥处理过程中的环境风险。更重要的是，该组合工艺符合资源化、低碳化趋势，还具有高度的可复制性和推广价值，为其他地区的污泥处理提供了宝贵的经验。

目前，首批项目已运营 8 年以上，且具备多个项目验证，北京市高碑店再生水厂、北京市小红门再生水厂、北京市高安屯再生水厂、北京市槐房再生水厂、北京市清河第二再生水厂已开展了应用。在目前国内的城市污水处理厂中，高碑店的污泥处理工艺是较为典型、完善,比较有代表性的运行工艺。          

高碑店污泥处理处置工艺的历史故事，是一段从农用到技术革新、从依赖进口到自主研发、从单一处理到综合利用的奋斗历程。它见证了我国环保事业的艰辛与成就，也展示着未来更加美好的发展前景。          

2024年，高碑店污泥处理处置系统获得全新命名。这个名字，不仅仅是一个简单的标签，它背后蕴含着对污泥处理全生命周期的系统性思考和不断优化的努力。回                     顾高碑                     店污水处理厂的发展历程，我们可以看到一条清晰的技术进步轨迹。从最初的简单                     处理到现在的全生命周期系统处理，每一步都凝聚着                     技术人员的心血和智慧。而这次命名，不仅是对过去成果的肯定，更是对未来发展的期许。我们相信，在不久的将来，高碑店污泥处理系统将会更加完善、更加高效地为城市的可持续发展贡献力量。