科友环保侯丹：碳中和背景下，HPB技术助力城镇污水处理与资源化利用
在3月31日-4月1日举办的“2021(第十九届)水业战略论坛”上，湖南三友环保科技有限公司董事长、湖南科友环保有限公司董事长、总经理侯丹就碳中和背景下HPB创新技术助力城镇污水处理与资源化利用议题进行了思考与分享。
来源：中国水网 整理：刘彤
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科友环保：城镇污水处理厂提标扩容的难题，解决了！
“十四五”是全面建设社会主义现代化国家新征程的起点，立足新发展阶段，贯彻新发展理念，构建新发展格局，坚定不移推动高质量发展成为中国经济中长期发展的主线。中国明确碳达峰碳中和目标愿景，这为中国经济社会发展全面绿色转型指明了方向，为全球应对气候变化共同行动贡献了关键力量。
“力争在2030年前碳排放达峰、努力争取2060年前实现碳中和”的目标，为我国实现绿色低碳发展指明方向，在刚刚闭幕的两会上，碳达峰、碳中和也成为了代表委员们热议的话题。
在3月31日-4月1日举办的“2021(第十九届)水业战略论坛”上，湖南三友环保科技有限公司董事长、湖南科友环保有限公司董事长、总经理侯丹就碳中和背景下HPB创新技术助力城镇污水处理与资源化利用议题进行了思考与分享。
侯丹
侯丹介绍，湖南科友环保有限公司(以下简称“科友环保”)是由湖南三友环保科技有限公司(简称“三友环保”)与长沙水业集团下属中南水务科技有限公司合资成立的水环境领域水务服务提供商。公司依托三友环保强大的技术创新能力、产品研发能力，长沙水业集团在水务领域的丰富积淀和对水务行业的深刻理解，为用户提供安全高效的水环境领域专业服务。
中国作为2020年唯一实现经济正增长的主要经济体，担负引领世界经济“绿色复苏”的大国重任。2015年应对气候变化《巴黎协定》的签订，开启了人类携手共同应对气候变化的新篇章。按照《巴黎协定》规定，2020年是各缔约方更新国家自主贡献目标和通报面向21世纪中叶的长期温室气体低排放发展战略的关键一年。在后新冠肺炎疫情时代，通过全方位低碳转型实现“绿色经济复苏”越来越成为广泛共识。中国提出碳达峰碳中和目标愿景向其他国家发出了明确的信号，为全球应对气候变化和绿色复苏注入了新的活力。
侯丹分享了他对“碳中和”的三点认知：
第一：碳中和是我国贯彻新发展理念、推动高质量发展的必然要求，将会加速经济和能源转型。全球快速升温，亟需控制碳排放水平；中国的碳排放量位居全球第一，电力和工业行业降碳迫在眉睫；以及我国已具备实现碳中和条件，这三点构成了我国加速实现碳达峰碳中和的背景原因。而碳中和将对摆脱能源依赖、全球产业链重构、国际标准重塑、创造就业机会、形成技术优势和加强国际合作方面产生深远的影响。
第二：碳中和对我国生态环境建设既带来了机遇，又带来了挑战。碳中和在交通出行、能源结构和投资就业方面都将带来很多变化。看向生态环境，碳中和对空气质量、植被覆盖、环保制度和生物多样性等方面提出了更高要求。
第三：碳中和将加快环保产业升级变革。在碳达峰、碳中和目标下，环境产业转向以提质增效、运维服务为主的新时代。环保企业将会在绿色低碳时代，坚持长期主义的思维方式，把降碳作为长期方向；坚持科技引领的发展方式，推动环保设施的低碳运行；坚持高质量发展的理念，在循环经济中获得新发展。核心技术、核心产品和核心服务能力便是环保企业新时代发展中的三大驱动力。
E20研究院执行院长、湖南大学兼职教授薛涛认为：“如果企业选择了一条非低碳的技术路线，在未来就一定存在优化的、可替代技术的可能。比如当前污水处理厂达标需要严重依赖耗材或者药剂，自然不是一种低碳的现状，而且很可能还存在着为达标而达标的拆东墙补西墙的缺陷，就有可能被更集约性的厂网河系统的优化、更高效更具性价比的工艺路线替代。因此，未来当环保企业判断环境技术路线和企业内部管理方式是否是可持续的最优解时，就不会单纯地以消除污染物的效果或是否节约成本来衡量，而是必须考虑低碳的因素。”
三友环保与科友环保推出的高浓度复合粉末载体生物流化床(High Concentration Powder Carrier Bio-fluidized Bed，简称HPB)技术正是城镇污水处理提质增效的低碳技术。据了解，科友环保已成功建设运行城镇污水处理数十个项目，谈及城镇污水处理的提质增效，侯丹提到：“社会、产业、企业需要创新的低碳技术，安全高效满足污水厂提质增效的需求”。
传统的污水处理厂都面临着“水量与日俱增，处理压力增大；标准日趋严格，提标刻不容缓；建设用地制约，预留征拆困难；建设资金大，运营成本高”等问题。HPB技术基于传统活性污泥法，通过向生化池中投加复合粉末载体，提高混合液浓度，形成“双泥法”，并通过回收装置实现“双泥龄”，同步强化脱氮除磷效果，可以安全高效地实现城镇污水处理提质增效。
“这个技术得到了大家的关注和青睐，去年有一百多家企业、机构来我们公司参观，还有很多院士和专家给予了指导和肯定。”侯丹说道。
HPB技术有三大创新，第一是高效脱氮除碳能力；第二是水质、水量双提升，原位提标扩容，我们去年做的大部分业务是原位的提标扩容，扩容一倍甚至以上；第三是HPB技术具有全生命周期的低碳运维经济性，很多人担心提标会造成运营成本高的问题，但是采用HPB技术是可以实现低碳运维的。
HPB技术具有四大特点：高速水力旋流分离，载体回收效率高；更大的比表面积；微米级复合粉末载体，随活性污泥全过程流化，生化池内均匀分布；并且可与AAO、氧化沟、SBR等多种活性污泥工艺相结合。
同时，HPB技术有五大核心技术和六大优势：
HPB技术具有复合粉末载体、载体回收系统、专业机械搅拌、智能控制系统、在线检修功能五大核心技术。
六大优势：省费用、省占地、省周期、高效率、高标准、高保障，概括起来可以称为“三省三高”。
目前，HPB技术已获得20多项专利，并荣获国家、省、市级多项荣誉。科技成果具有新颖性，处于国际先进水平。
在主题演讲中，侯丹结合具体案例详细介绍了HPB技术在城镇污水处理提质增效方面的工程化与产业化应用。
湖南省长沙新开铺水质净化厂
新开铺水质净化厂位于湖南省长沙市，该厂污水处理能力需由10万吨/天提升到19万吨/天，出水水质由国标一级A标准提升至湖南省地标一级标准。按原方案，需新征地94亩，其中征拆成本约7.4亿元，建设费用约4.9亿元，整个项目投资总额预计达12.3亿元。采用HPB技术无需征地拆迁，在原厂范围内即可实现提标扩容，而建设费用只需3.5亿元。
改造后的水质指标图
厂区改造前和改造后，出水水质由国标一级A标准达到了湖南省地标一级标准的情况下，电耗基本持平。
综合电耗、药耗分析，HPB技术用一级A的运行成本达到了省地标一级标准的水质。
广东省粤海水务云浮市城区污水处理厂(生产投产)
在广东省粤海水务云浮市城区污水处理厂的项目中，该厂污水处理能力需由6万吨/天提升到10万吨/天，出水水质由国标一级B标准提升至准IV类水质标准。由于用地紧张、征拆困难、投资高，需在原厂内实现提标扩容改造的目标。
对于此次项目的解决方案以及所带来的价值有：无需征地，不改土建；无需停产或减产；运行成本更低；无需外加碳源；抗冲击负荷能力更强。
改造后的水质指标图
湖南省益阳首创水务团洲污水处理厂应急处理
该厂污水处理能力需由10万吨/天提升到16万吨/天，出水水质由国标一级B标准提升至国标一级A标准。项目改造的难点是停水改造的风险较大。科友环保通过采用HPB技术对现状生化池进行应急强化，在二级处理构筑物减半的情况下，维持处理水量(10万吨/天)不变，水质标准不降低。
湖南省长沙经开区城东(黄花)污水处理厂(在建)
城东(黄花)污水处理厂规划远期总规模为10万吨/天，建设的近期规模为7万吨/天，接收处理纳污范围内的工业废水和生活污水，目前出水执行的是《湖南省城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》(DB43/T 1546-2018)中一级标准。因排水的水质和水量都具有不确定性，所以污水处理系统需要有足够的抗水质冲击负荷能力；同时纳污片区内存在雨污分流不彻底的情况，雨季时，污水厂的来水量大幅增加，因此水处理系统还需要有足够的抗水量冲击负荷呢能力。这些问题便成了本次项目的困难之处。
科友环保采用HPB-A2/O技术强化生化池功能，此技术确保了污水厂不停水、不减产，污水不下河，通过此项技术处理后出水水质可以稳定达标，并且大幅提高了稳定达标排放的安全性；同时，该技术使可使生化池的处理能力翻倍，对后续的远期扩容工程也带来了无需另行建设生化池、有效减少改扩建的投资和用地的好处。
湖南省郴州市永兴县柏林工业园污水处理厂
柏林工业园污水处理厂改造前的已建总处理规模为5100吨/天，其中初期雨水(含重金属)处理规模3600吨/天，生活污水处理规模1500吨/天。出水水质执行一级B标准。改造前的厂区工艺设计及设备配置存在不足，导致出水较易超出设计出水标准。
通过科友环保对此污水厂的提质增效，有效提升脱氮除磷的效率，有效提升污染物处理效率，并且有效降低后续运营费用。
湖南省郴州市永兴县马田镇污水处理厂
永兴县马田镇污水处理厂远期处理规模为1.3万吨/天，近期处理规模为6500吨/天，该厂处理的是马田镇镇区生活污水，设计出水标准为一级B标准。目前的厂区工艺设计及设备配置存在不足之处，导致出水较易超出设计出水标准。此项目的难点在于扩建征地难，出水风险高，运营成本高。通过科友环保的解决方案达到了无需再征地，出水稳定达标，运行成本降低的效果。
三友环保及科友环保去年做过的案例还有花桥水质净化厂、全城污水处理厂、暮云水质净化厂、杨家堡污水净化厂、大成桥污水处理厂、高铁新城污水处理厂、北山污水处理厂等等众多方案。这些项目几乎都有一个共同的优点——无需外加碳源。正是这个优点更加突出了科友环保在碳达峰、碳中和方面做出的贡献。
薛涛表示：“短期内，降碳的获益空间小决定了环保企业的商业模式依然建立在直接污染物的去除，以及由此获得的政府付费或工业企业的污染者付费上，技术路线选择中的竞争优势主要依靠性价比，但企业依然要把降碳作为长期方向。”
正是因为抱有绿色低碳的发展理念和长期主义的视角，三友环保和科友环保才会坚持科技引领，客户为先的经营思路。侯丹说：“我们希望能够听到更多的声音，无论是挑战、质疑还是给我们建议，我们都会虚心接受。科友环保在不断地推进和实践HPB技术，希望科友环保的科技成果能够更好的服务于行业，为国家的生态文明建设贡献一份力量。”
侯丹在最后用伽利略的话结束了演讲：“科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。”
这是三友环保和科友环保“人与自然和谐共生”的愿景体现。因为热爱自然，我们选择了为环保行业奋斗始终；因为尊崇自然，我们坚持用科技手段实现绿色低碳、集约循环发展。
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