25万吨/日！碧水源/湘新水务这座污水厂如何解决水厂应用光伏发电问题？
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2022年11月，双百联盟在“2022（第十四届）水业热点论坛”发布了第二期“双百跨越”污水处理标杆比选活动结果。本次标杆比选活动历时4个月，来自32家水务企业的73座污水处理厂进入区域评审环节，最终25家水务企业的33座污水厂上榜（33座污水厂上榜，第二期“双百跨越”标杆污水厂榜单发布）。
为传播标杆厂优秀建设和运营管理经验，双百联盟将以“精细化-智慧化-资源化-低碳化-生态化-社会化”评选维度，系统展示第二期标杆厂风采。本文以低碳化标杆厂——碧水源长沙市梅溪湖（雷锋）水质净化厂为案例，向行业同仁展示该厂的低碳化特征优势，为污水处理厂低碳化建设提供案例支持。
来源：“双百跨越”污水处理标杆联盟
作者：丁磊
长沙市梅溪湖（雷锋）水质净化厂在本次标杆比选中，荣获“低碳化—能源集约利用标杆污水厂”称号。“双百跨越”污水处理标杆联盟顾问专家，E20研究院院长傅涛点评道：这座半地下的花园式+光伏发电的污水厂也是绿电应用的创新典范，装机容量3.6兆瓦，特别是自主专利技术的光伏板支架，既防腐又降低成本，解决了水厂应用光伏的场景问题，很有推荐应用价值。
雷锋水质净化厂（一期）是湖南湘江新区首个环保型PPP项目，由政府方代表湖南湘新水务环保投资建设有限公司（占股49%）和社会资本方北京碧水源科技股份有限公司（占股50.5%）、湖南东方红建设集团有限公司（占股0.5%）联合体共同投资建设，由湖南湘新碧水源环境科技有限公司运营管理。
该项目远期规划规模50万吨/天，占地约244亩，分两期建设，其中一期设计规模25万吨/天，占地115亩，总投资约8.6亿元。项目按照土地高效集约、低碳节能的资源型现代化污水处理厂理念设计，采用半地下建设型式，打造地上太阳能光伏发电+开放式花园+地下污水处理的环保典型。
本项目纳污面积约73.93平方千米，服务范围包括梅溪湖国际新城、高新区及岳麓区部分区域，规划服务人口约95万人。现有配套污水提升泵站共3座，包括雷锋污水提升泵站、梅溪湖核心区污水提升泵站、厂内提升泵站，配套压力管网共计22.2千米。
配套人工湿地位于黄桥大道与梅溪湖路西延线交叉口东北侧，雷锋水质净化厂南侧，现状龙王港（黄桥大道——梅溪湖路西线延段）东西两侧地块内，占地面积约58亩，其中龙王港东侧约40亩，西侧约18亩，总绿地面积约2.12平方千米，规划处理规模40万吨/天。配套湿地采用传统型人工湿地和高效混合湿地相结合的处理方式，内置生态塘、表流湿地、潜流湿地，经湿地处理后的尾水排入龙王港河道，作为龙王港流域的重要补水水源。
项目污水处理工艺采用“预处理+AAOA+MBR+紫外线消毒”污水处理工艺，污泥处理采用“离心脱水一体机”处理工艺，脱水后污泥含水率为80%，除臭采用“生物土壤滤池法”，硫化氢处理效果达99%以上，运行费用低，外观效果好。设计出水水质为《地表水环境质量标准》（GB18918-2002）准IV类（其中TN≤10mg/L）标准，经处理后的部分中水将作为市政公用水，实现循环利用，另大部分排入配套人工湿地，通过湿地进入龙王港。
雷锋水质净化厂（一期）项目于2018年4月1日开工建设，土建按25万吨/天规模一次建设到位，2021年1月8日完成竣工验收；设备按12.5万吨/天规模分两阶段安装，其中一阶段已建设安装完毕，2019年7月30日通水调试，2019年11月27日进入商业试运行，于2021年1月8日进入商业运行。二阶段于2022年9月30日进入商业试运行。
图 1 碧水源长沙市梅溪湖（雷锋）水质净化厂全景
项目按照土地高效集约、低碳节能的资源型现代化污水处理厂理念设计，采用半地下建设型式，打造地上太阳能光伏发电+开放式花园+地下污水处理的环保典型。
雷锋水质净化厂采用半地下建设型式，采用地上生态花园+太阳能光伏电站+地下污水处理的组合形式建设，极大程度地降低土地占地面积，高效利用土地与空间资源，有效实现土地资源与空间的多重利用。利用碧水源高科技MBR膜技术，使系统具备高效固液分离、高活性污泥浓度和高效率硝化的特性，以膜池取代传统工艺中的二沉池、高效沉淀池、滤布滤池，在保持高标准出水的情况下占地面积仅为传统工艺的三分之一至三分之二，实现土地资源的高效利用，根据《湖南省建设用地定额标准（2019试行）》，按照常规处理工艺，25万吨/天处理规模污水处理厂建设用地指标为212.55亩=141700平方米，吨水处理占地面积为0.5668平方米，实际雷锋水质净化厂半地下建设型式采用MBR膜工艺，全厂区占地面积115亩=76667平方米，生产区占地面积4万平方米，吨水处理占地面积仅为0.3067平方米。同时项目采用半地下式建设形式，形成一个三层的半地下式空间结构，上层为生态公园、中层作为巡视操作层、下层为工艺构筑物层，箱体顶部建设生态花园与分布式光伏电站，空间高度融合，有效节约土地，实现污水处理厂与城市景观的和谐统一。
图 2 污水处理箱体膜池
污水处理综合体上方是光伏发电+花园式设计，充分利用土地与空间资源，在保证污水处理功能的同时美化周边环境，对区域内整体环境改善、提高片区的可持续性发展、土地利用价值的提升有着重要意义。光伏组建安装在污水处理综合体上方，共利用厂区空间面积约4万平方米，总装机容量3.645兆瓦，采用独有专利技术“钢结构+预应力钢索”的新型支架形式，在不占用城市土地资源的情况下，有效实现资源与空间的二次利用。光伏电站于2020年6月16日并网发电，年日均发电量约1万度，平均年发电量约365万度，采用“自发自用，余电上网”的模式，所有电量优先供厂区设备使用，雷锋水质净化厂年度用电量约2560万度，其中光伏电量占比约14%。与传统火力发电相比，光伏发电过程简单，可就地发电供电，即发即用，无枯竭危险，不消耗燃料，不排放废气，无污染，是低碳清洁的可再生能源。多余电量上传到国家电网，从而提高水厂能源自给率，减少碳排放、缓解城市环保压力。
图 3 长沙市梅溪湖（雷锋）水质净化厂分布式光伏发电站
雷锋水质净化厂项目自通水调试至今，水质稳定达标排放，有效的改善了龙王港流域生态环境，实现了“水清、河畅、岸绿、景美”的治理愿景。项目建设和运营多次获得省市劳动竞赛、项目建设、安全生产等领域相关荣誉，并吸引全国各地同行业水厂前来参观交流，对项目建设运营给予极大肯定。
2020年10月13日，人民日报推出《长沙龙王港 再现碧波荡》报道，聚焦湖南湘江新区龙王港流域治理。
2020年12月14日，人民日报再次聚焦龙王港，推出《长沙龙王港全域治理 清波重现》报道，点赞湘江新区以“河畅、水清、岸绿、景美”为目标，强力推进龙王港流域治理，不断提升老百姓的获得感和幸福感。
该项目获得多项荣誉，如：
2019年12月，湖南省工人先锋号优秀项目；
2020年6月，2019年度重点建设劳动竞赛先进单位；
2021年2月，长沙市“橘洲杯”优质工程；
2021年11月，湖南省建设工程“芙蓉奖”；
2021年12月，2021年度长沙市安全生产标准化班组；
2023年1月，国家优质工程奖。
图 4 荣誉奖牌或证书
污水工程作为城市基础设施项目，以服务社会为主要目的，具有良好的环境效益和社会效益，有效改善水环境，保证了地区的可持续发展，同时对周边区域的经济效益有着广泛影响。
（1）完善立体化污水系统管控网络体系：在现有厂区、泵站、管网管理范围内，积极开拓管理思维，形成系统化、规模化的污水处理立体管控网络。
（2）加大中水回用力度：在现有中水回用基础上，开拓市政杂用再生水生产，进一步增加经济收益，多方位发挥企业效能。
（3）全力实现稳产提效：进一步提升污水处理能力，最大限度应用污水产能，保证出水稳定达标，坚守环保企业的使命。
（4）尽职履行社会责任：积极关注行业动态与相关实事，积极履行企业职责，实现经济效益与社会责任共同发展的目标。
本文作者丁磊，为湖南湘新碧水源环境科技有限公司总经理。
本期编辑：汪茵
统筹：李晓佳
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