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迈向水与能源自给--韩国Saemul Park地下式污水厂获IWA 2017资源回收大奖

 梵心4466 2021-01-19

第二届国际水协会资源回收大会(IWA Resource Recovery Conference)8月初在美国纽约的哥伦比亚大学成功举行。会议期间,IWA联合国际知识网络平台WaterShare举行了国际水协资源回收水奖2017(IWA Award on Resource Recovery)颁奖典礼,其中颇具分量的资源回收最佳实践奖(Best Practices on Resource Recovery)由来韩国技术供应商POSCO工程建筑公司(POSCO Engineering and Construction)、韩国环境集团K-eco(Korea Environment Corporation)以及韩国城市安养(Anyang City)联合参与的项目获得。此奖表彰他们在韩国安养市兴建的实现水与能源(部分)自给的Saemul Park地下污水处理厂项目。

通过地下式的建造方式拉近与当地社区的距离,而地上部分作为公园使用。但这个项目能获得IWA的水大奖,靠的并不是地上的公园,而是地下的污水处理系统。该系统能通过生产生物沼气实现能量部分自给,同时回收清洁水和其他宝贵资源;同时系统还有利于温室气体排放的减少,使污水厂自身的碳足迹显著降低,另外,污水厂也引入了一套名为“积极影响发展(Positive Impact Development)”的监测工具来开展运行管理。

▲ Saemul Park污水厂工艺流程示意图

这次IWA资源回收水奖的评委主席,来自比利时根特大学的Willy Verstraete教授在会议上首先解释了评比标准:“这个奖项是由两组专家来评审的,一组是科研学者,另一组是工程实践者。获奖方案必须具有学术的合理性,并同时兼具实际应用中规模化的可能性。这是一个不小的挑战,所以对获奖者来说,绝对是一个很大的成就。”

世界对于水与其他资源的需求不断增加,资源短缺问题日益突显。从污水中回收生物沼气、金属、氮磷、生物塑料、甚至稀有金属等对于水行业的可持续发展是十分关键的。IWA 2017年的资源回收水奖 ,面向的正是经过验证、能够实现资源回收的工程应用技术或示范项目,并希望其能成为规模化运行、经济可行并且有影响传播效应的项目标杆。

大奖评委会的另一位成员,前国际水协主席、美国工程院院士Glen Daigger教授评论道:“我们在IWA资源回收奖中发现的这些先锋项目对水行业是十分重要的,如果这个行业想满足我们所有的愿景抱负的话。他们将我们在研究中学到的东西运用到实践中,再通过进一步的探索转化成有用的成果。我衷心祝贺让Saemul Park 污水处理厂变为可能的所有参与者成为今年的大奖获奖者。”

代表POSCO公司领奖的代表,项目经理Kwak Donggeun表示:“安养市Saemul Park污水厂的创新设计和建造能被大家认可为全球典范,我们感到十分荣幸。污水厂实现了三个层面的资源回收:水、能源和气候。这个厂的特别之处在于它还包含了分散式的雨水处理系统,实现了具有气候恢复调节功能的小水圈循环平衡。这正是污水厂的榜样:从一个有水损失和能量消耗的单元转变成一个收集回用水资源、生产能源的资源回收厂。”

WaterShare的代表,荷兰KWR研究所的Kees Roest说: “污水厂的同行分享不同细分领域的经验和知识,能提高污水厂绩效改善的可能性,并能鼓励更多创新方案的涌现。这是IWA和WaterShare共同的理念”。

韩国Saemul Park污水厂案例

Saemul Park是新水公园的意思,位于韩国安养市,是一个全地下式污水厂。这个项目的业主是韩国安养市政府,运行管理商是韩国环境集团K-eco,技术供应商是POSCO公司。

Saemul Park污水厂在改造前面临着一系列的问题,包括现有设施老化需要改造升级、出水标准的提高使得需要新增除磷工艺等。为了使出水要满足安养河的水质标准,改善原有污水厂在公众眼中的糟糕形象,实现资源回收和生态友好型基建的承诺,安阳市于2013年4月对污水厂开始了升级改造,其综合了臭气处理、与附近高铁车站的生态优化基建项目配套等要求最终选择地下式方案。

改造后的污水厂的占地面积为180,000㎡,约20个足球场,日处理量250,000m³,人口当量约125万。污泥的日处理能力400m³,另外还能每天处理360m³的食品垃圾。污泥干化设备处理能力为120t/d, 发电机功率为2.5MW。


▲ Saemul Park污水厂改造前的旧貌与改造设计图对照

污水处理部分采用CSBR工艺,结合A2O和SBR,POSCO说这是最适合该项目进水水质的选择。随后采用盘式过滤器工艺除磷。经过生物过滤和臭氧处理之后的出水能做中水回用。

▲ 污水厂的进出水水质概况

污泥、雨水和中水的回用是这个项目的重要亮点。污泥采用POSCO独有的厌氧(热水解+厌氧消化)和干化技术来生产并销售生物沼气和固体生物质燃料。另外,雨水经收集与净化的中水混合作为污水厂运行所需的内部用水。

▲ Saemul Park污水厂的三大处理单元

目前Saemul Park污水厂能量自给率达70%。污水厂一年总能耗约14,831TOE (TOE是吨油当量的英文缩写),以20年为年限计算的话可节省价值985亿韩元的化石燃料(1000韩元约 5.87RMB),也就是说能源节省费用约1000万美元。沼气产率为30,712 ㎥/d,能满足3,000个家庭的用电需求。 

韩国为了推广新的可再生能源和商业发展计划,正在实施可再生能源配额制度RPS(Renewable Portfolio Standard)。根据这套配置标准,厌氧沼气发电可视为盈利项目。POSCO旗下的能源公司和韩国水务等13家公司被选中作为这套制度的商业执行单位。污水厂的沼气发电可销售给相应的发电公司,年创收额高达50亿韩元。

雨水与回用中水能覆盖90%的污水厂日常运行所需用水量(20,000m³/d),年用水节省费用约400万美元。回用水主要用于工艺冷却水、清洗用水,另外还用于公园生态池塘、景观用水、办公楼用水等。同时对附近流域的补偿量上升到土壤水分蒸发蒸腾损失总量的85%,满足了污水厂对该地区水循环平衡和气候恢复的目标。

▲ Saemul Park污水厂的工艺和设备实景

政府的政策扶持

Saemul Park 位于韩国京畿道安养市,位于在首都首尔以南30公里的地方,是首尔最大的工业卫星城。从地理位置而言,它是五个城市的水资源枢纽(Anyang、Uiwang、Gwacheon、Gunpo和Kwangmyung)。同时,安养一直以硅谷为城市规划模板,拥有许多高新技术企业和生态友好型居住小区。与韩国其他城市相比,因为该市对水环境和资源回收的重视,安养市相关的环境市政设施要做得更有效率。

他们一直贯彻生态友好和低冲击开发模式,积极聆听当地市民的需求,甚至专门为水回用和水管理开设意见收集窗口,建立相关的监管法规,对水与能源资源循环的理解有足够的高度。在Saemul Park污水厂的设计和施工过程中,他们也咨询了居民、政府人员和专家的建议,并将这些建议积极地融入整体规划中。他们还与周边5个市政府相互合作,推行一个更具一体化的水管理系统,这对为当地提供稳定管理、合理运行和社区发展具有重要意义。



国际水协会(IWA)官网 www.iwa-network.org

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