工业领域绿色低碳技术应用案例2 污水源热泵供热、中水回用、光伏发电、污泥掺烧发电项目.docx

案例2污水源热泵供热、中水回用、光伏发电、污泥掺烧发电项目主要完成单位：北控(洛阳)水务发展有限公司涧西污水处理厂主要完成人员：杨松波、娄博、常亚文、孙薇涵、寇路强、李晓玉、秦晓丹污水处理实质是一种消耗能源的碳排放过程,传统污水处理过程涉及污水收集、污水处理、废水排放等环节，消耗了大量的电力与热能，同时还产出了大量的污泥，可能会产生二次污染，并且对场地和资源造成浪费。为此，污水处理厂需要采取创新措施，实现能源的再利用、废弃物综合利用和碳排放降低等多重目标。一、项目背景快速增长的生产与生活需求，不但增加了国内污水处理厂的温室气体排放，还加剧了能源安全与环境污染等挑战。为化解这一挑战，在“双碳”的目标引领下，生态环境部于2022年6月会同6部门印发的减污降碳协同增效实施方案明确均提出了一系列污水处理厂节能减碳的发展目标与方案措施，涉及污水处理装备低碳转型、管理理念绿色调整、碳中和技术应用、绿色低碳基础设施建设等多方面。这表明，污水处理厂减排对于推进“双碳”战略，实现污水处理与碳排放协同控制，最大化提升环境效益都至关重要。北控(洛阳)水务发展有限公司涧西污水处理厂开展的污水源热泵供热、中水回用、光伏发也、污泥掺烧发电项目，是洛阳涧西污水处理厂按照河南省黄河流域水生态保护要求开展的提标改造成果。洛阳市涧西污水处理厂是洛阳市第一座污水处理厂，占地263亩，总设计规模30万吨/日，目前执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A排放标准，项目完工后，出厂水将执行河南省黄河流域水污染物排放标准(DB41/2087-2021)一级标准。二、创新点及相关技术内容创新点1:实现中水回用中水回用指的是将生活污水、工业废水等经过处理后再利用，用于工业生产、农业灌溉、景观水体补给等用途，对于解决水资源紧缺和环境污染问题具有重要意义。为实现中水回用，项目采用的技术原理是，通过将生活污水（或城市污水）或工业废水的深度技术处理，去除各种杂质,去除污染水体的有毒、有害物质及某些重金属离子，进而消毒灭菌，其水体无色、无味、水质清澈透明，且达到或好于国家规定的杂用水标准（或相关规定），广泛应用于企业生产或居民生活中。目前，项目用于大唐洛阳热电有限责任公司、华能洛阳热电有限责任公司孟津电厂清洁生产。工程规模为105万r113d,供应大唐电厂中水规模为3.5万m3/d,供应孟津电厂中水规模为7万m3d,也可根据实际生产需要供其它热电厂使用。涧西污水处理厂电厂图1中水回用流程示意图创新点2：开发污水源热泵开发污水源热泵有助于提高能源利用效率、减少污水处理压力、促进资源综合利用、减少温室气体排放，推动可持续发展C为此，项目充分利用了我国全国全年污水温度在10-26C。之间，水量巨大、温度稳定，并且相对于空气源热泵系统制冷效率高40%,制热效率高50%,相对于常规冷机制冷效率高10%,具有高能源利用率等特点。通过充分利用分布式中水综合利用系统，建设分布式中水热泵站，先将中水经过能源化利用，结合热泵技术为周边建筑供冷供热后，再将中水回排入污水处理厂内，取热不取水，不破坏水质，实现中水能源与资源化的综合利用°涧西污水处理厂冷热用户图2污水源热泵应用流程示意图创新点3:开发光伏发电为充分开发绿电可再生能源，项目采用自发自用余电上网的模式引入清洁能源，推进光伏发电项目，使得厂区绿色低碳化运营，运行成本低，且政府支持。项目整体采用分散式设计方案，一部分发电设备利用厂区内草坪空地，采用单体水泥立柱结构进行建设，既不影响绿化美观，同时把草坪空地合理进行利用；一部分利用脱泥车间、配电间等构筑物屋顶安装光伏发电设备，把屋顶闲置空间利用起来建设光伏发电，大大改善了厂区绿色能源的产业结构。图3光伏发电应用范围及设备实拍创新点4:实现污泥掺烧发电污泥是一种含有大量有机物质和能量的生物固体废物，通过掺烧发电，可以将污泥中的有机物和能量转化为电能和热能，实现资源的综合利用，减少了对传统能源的依赖。为此，项目以黄河沿线污泥等固体废弃物发电为切入点，采用“生物质利用+焚烧”的处置模式，将垃圾焚烧发电设施、水泥窑、燃煤电厂等协同处置方式作为城镇污水污泥处置的补充。采用自主研发“城市废弃物前置干燥碳化处理技术”，实施2350MW机组锅炉进行掺烧市政污泥技术改造，协同消纳洛阳市涧西污水处理厂产生的污泥，实现城市污染物综合利用。图4污水掺烧发电流程示意图三、经验总结与推广价值污水源热泵供热、中水回用、光伏发电、污泥掺烧发电项目贯彻绿色理念，发挥地区比较优势，加强区域协作，有效发挥了中水回用、污水源热泵、光伏发电与污泥掺烧发电的作用，系统推动绿色低碳发展。根据北控（洛阳）水务发展有限公司涧西污水处理厂测算结果，项目同时产出社会效益、生态效益与经济效益，实现互利共赢。在中水回用方面，年均回用量1716.5万吨，缓解了水资源压力，节省水资源投入费用。在污水源热泵方面，每年可减少标准煤消耗95359t,减少CO2排放2479L3t,减少S02排放81t,减少NOX排放70.5t；一次能源利用率提高到105%o在光伏发电方面，年化发电量70万千瓦时，年化经济效益51.25万元，每年可减少二氧化碳排放量697.9吨，节约标准煤280吨，有助于提高能源利用效率且减少火力发电带来的环境污染。在污泥掺烧发电方面，2022年至2023年5月份用于焚烧发电污泥量89551吨，共计减少标煤使用量3030吨（月均178.24吨），实现城市污染物减量化、无害化与资源化、规模化处置。因此，推广污水源热泵供热、中水回用、光伏发电、污泥掺烧发电项目经验，对于各地方寻找自身比较优势，实现资源的综合利用、减少污染排放，促进经济、环境和社会的可持续发展而言具有现实意义。