焦点提醒：编委特刊|郑兴灿总工团队：T/CUWA70052—2023《城镇污水资本与能源收受接管操纵手艺规程》编制思绪与要点解读发布者： 情况项目
编委特刊|郑兴灿总工团队：T/CUWA70052—2023《城镇污水资本与能源收受接管操纵手艺规程》编制思绪与要点解读发布者： 情况项目

郑兴灿 夏琼琼 尚巍 孙永利 李鹏峰

（中国市政项目华北设想研究总院无限公司，天津 300074)

研究布景

城镇污水资本化操纵是我国经济社会可延续成长的主要计谋需求，国度成长和鼎新委员会等十部委配合发布的《关在推动污水资本化操纵的指点定见》（发改环资〔2021〕13号）中，要求周全鞭策我国污水资本化操纵，实现高质量成长；国度成长和鼎新委员会、住房和城乡扶植部结合发布的《“十四五”城镇污水处置和资本化操纵成长计划》（发改环资〔2021〕827号）中，要求晋升污水污泥资本化程度，推动资本化操纵。基在绿色可延续成长的理念，经由过程水量收受接管、水质完全或部门回复复兴，到达特定用水路子的功能要求，实现多条理多品级分歧路径的再生水操纵，特别城市景不雅和天然水体补水；经由过程污水化学能（无机物沼气化）和污水源热能操纵，收受接管热能电能，用在供热和供冷办事；经由过程间接收受接管操纵有价值的无机物，转化为可降解塑料等产物，或作为污水氮磷去除的弥补碳源；经由过程氮磷养分物和矿物资收受接管操纵，例如，磷酸盐收受接管、硫收受接管和卵白质收受接管；奉行高效低碳深度除磷脱氮和新污染物强化去除，都是城镇污水处置厂面向将来的主要成长标的目的，也是鞭策城镇污水处置系统全进程碳减排、碳中和的要害路径。

我国城镇污水的搜集处置范围到达800亿m3摆布，可收受接管操纵的潜伏资本与能源无疑是巨量的。但与欧美进步前辈国度比拟，我国城镇污水处置厂污泥磷收受接管、卵白质收受接管的项目案例较少，水源热泵等热能操纵的范围还不敷年夜，污泥厌氧消化等化学能操纵的比例较低，污水处置厂能源自给率和资本收受接管类型较着偏低偏少。这除与起步晚、水质泥质较为怪异等身分相关外，还与尺度系统的不完美紧密亲密联系关系。最近几年来，相关城镇污水再生操纵的水质、项目和产物尺度慢慢完美，但物资资本与能源收受接管操纵的尺度还较着欠缺，磷酸盐、卵白质等收受接管尺度处在空白状况。为此，中国城镇供水排水协会组织中国市政项目华北设想研究总院无限公司等单元编制了T/CUWA 70052—2023《城镇污水资本与能源收受接管操纵手艺规程》（以下简称T/CUWA 70052），旨在规范我国城镇污水资本与能源收受接管操纵的手艺要求，增进行业绿色低碳、资本轮回、能源操纵程度的提高，同时做到平安合用、资本节俭、情况友爱、手艺可行、经济公道。

摘 要

城镇污水处置厂是潜伏的资本、能源、水工场，若何最年夜水平地周全实现资本能源收受接管、水轮回操纵和情况友爱，已成为城镇污水处置的主导成长标的目的。为提高我国城镇污水资本化能源操纵的手艺程度，系统推动城镇污水资本化能源化操纵工作，中国城镇供水排水协会组织编制并在2023年7月发布了T/CUWA 70052—2023《城镇污水资本与能源收受接管操纵手艺规程》。该规程初次提出了我国城镇污水资本能源收受接管的手艺线路、工艺参数和运转治理要点，可为处置手艺或工艺选择、项目设想、运转优化等供给指点。该规程的实行，对城镇污水处置系统改变为资本、能源与水工场，增进我国城镇污水处置的绿色低碳高质量成长具有积极意义。

01

T/CUWA 70052的编制思绪

在T/CUWA 70052的草拟与编制进程中，编制组普遍查阅和鉴戒了国表里的相干政策、手艺尺度、实践经验和前沿研究功效，例如，美国水情况研究基金会（WERF）和加利福尼亚州Sonoma Water奉行的“无碳供水Carbon-free Water”打算，荷兰2030年污水处置成长线路图中的“NEWs”（Nutrient养分物+Energy能源+Water factories水工场）理念，中国城市污水处置概念厂专家委员会提出的“水质永续、能量自给、资本轮回、情况友爱”，和与这些打算或理念落地实践相干的案例。在此根本上，紧密亲密连系国度水体污染节制与管理科技严重专项的相干项目（课题）研究功效和示范项目运转，兼顾斟酌城镇污水资本与能源的收受接管操纵，提出了响应的资本与能源收受接管工艺手艺线路、工艺参数和运转治理手艺要点。

T/CUWA 70052的编制规模笼盖城镇污水处置厂完全的水线和泥线，将污水、污泥的处置工艺单位与资本、能源的收受接管操纵进行系统性的融会与跟尾，并为后续的弥补完美预留成长空间。针对资本与能源收受接管操纵项目标实行全进程，侧重斟酌若何遵守平安合用、资本节俭、情况友爱、手艺可行、经济公道的全体准绳，提出包罗泉源管控、计划设想、运转治理等方面的具体要求和手艺参数。T/CUWA 70052划定的资本收受接管操纵包罗碳源、磷酸盐、卵白质、污泥处置产品的收受接管操纵，能源收受接管操纵包罗热能、化学能、势能的收受接管操纵。斟酌污水再生操纵已有相干的尺度规范，本规程的资本收受接管中不触及水资本的内容。

T/CUWA 70052的最根基斟酌为，城镇污水资本与能源的收受接管操纵应连系经济社会成长程度、污水和再生水专项计划、资本能源需求标的目的与产物前途等，兼顾计划，公道结构；已建污水处置厂宜按照已有污水、污泥处置工艺，制订资本与能源收受接管手艺方案；新建项目应兼顾污水处置工艺、污泥处置措置体例、资本与能源收受接管操纵等多方针，肯定工艺手艺线路、扶植方案和扶植时序；应增强泉源管控，不得将含有毒、无害物资的工业废水排入城镇污水管网；工艺装备应不变靠得住、运转平安，收受接管进程发生的副产品应按照性质集中或当场处置，收受接管产品应平安利用；宜采取经利用验证的新手艺、新工艺、新材料和新装备。

02

资本收受接管操纵的首要斟酌

1.碳源（无机物）收受接管操纵

城镇污水处置系统可经由过程碳源（无机物）的收受接管，为生物除磷脱氮工艺系统弥补反硝化所需的碳源，如图1所示，碳源收受接管操纵的手艺办法首要包罗：

1）强化预处置，提高惰性（无机）组分的去除能力和碳源无机物的保存能力。

2）强化生物除磷脱氮工艺系统，优化功能区的组成与设置装备摆设，提高碳源操纵效力。

3）经由过程初沉污泥或残剩污泥水解发酵提取碳源，例如操纵初沉发酵池保存进水碳源。

前2种收受接管体例属在“撙节”办法，第3种收受接管体例属在“开源”办法。

图1 城镇污水处置系统的碳源收受接管操纵手艺线路示例

对预处置单位的曝气沉砂池，首要经由过程节制水力逗留时候来强化（惰性）无机固体与可生物降解无机物的有用分手，去除沙砾，保存碳源无机物。GB 50014—2021《室外排水设想尺度》中划定的曝气沉砂池逗留时候年夜在5 min为好，根据相干研究与项目测试成果，T/CUWA 70052划定曝气沉砂池逗留时候≥9 min，耽误水力逗留时候有益在提高分歧曝气量下的泥砂去除结果和工艺运转效力。

对预处置单位的初沉池，在强化细微泥砂颗粒去除的同时，还需要尽可能削减碳源无机物的丧失。为此，T/CUWA 70052划定，现实进水SS较低（<150 mg/L）或初沉池出水BOD5（COD）呈现较年夜幅度下降时，可部门或全数超出初沉池，同时还列出了排泥留意事项、监测目标和运转调剂方式。别的，以糊口污水为主的污水处置厂，初沉池设想水力逗留时候不宜>1.5 h，需要时能够缩短到30 min以下。

对焦点工艺单位的生物池，应尽可能优化碳源的设置装备摆设与操纵，提高碳源用在反硝化的比率。可行的首要方式包罗：1）设置预缺氧池，采取多点分派进水，均衡生物脱氮和生物除磷对碳源的操纵；2）提高缺氧区水力逗留时候，强化进水中慢速碳源的操纵效力，并在缺氧区设置反硝化除磷区，经由过程“一碳两用”削减碳源用量；3）在好氧区设置消氧区，削减好氧进程的碳源消耗。为此，T/CUWA 70052中划定，预缺氧区的设想水力逗留时候宜为0.5~1.5 h，进水比例宜为0%~30%；缺氧区的设想水力逗留时候宜>4 h；消氧区的设想水力逗留时候宜为0.5~1.0 h。

碳源间接收受接管的体例包罗初沉污泥零丁发酵、残剩污泥水解发酵、初沉发酵池在线发酵。初沉污泥水解池的固体逗留时候宜为3~6 d，残剩污泥水解反映池的进泥量宜为回流污泥量的5%~10%，水解时候不宜<20 h，污泥水解池的氧化还原电位（ORP）不宜>-250 mV，搅拌功率宜为（1~3）W/m3。初沉发酵池经由过程较长污泥固体逗留时候、机器推流和较高的泥位节制，强化水力剪切与固体颗粒分手作����APP用，将悬浮颗粒外层包裹的无机物剥离的同时进行初步水解，能有用改良出水的碳源布局。初沉发酵池固体逗留时候宜为1~5 d，水力逗留时候宜为0.5~1.0 h，泥位宜按有用水深的60%~80%设想，搅拌功率宜<0.5 W/m3。

编制团队研究发觉污水处置厂晋升泵出水堰、沉砂池出沟渠、初沉池出水堰等跌水区域具有较着的复氧现象，跌水前后有2~3 mg/L乃至更高的DO增量，并在后续的管道、管渠或修建物内快速耗损响应当量的优良进水碳源，致使预处置单位10~20 mg/L的进水碳源消耗。经由过程封锁渠道等项目办法，可将每次跌水的DO增量下降至1 mg/L摆布，采取沉没出流则能够避免DO的增添。生物处置预缺氧区进水和污泥回流点、厌氧区进水、缺氧区碳源投加点等宜采取沉没出流体例，避免跌水复氧，削减碳源的消耗。

2.磷酸盐收受接管路子和体例

图2为城镇污水处置系统磷酸盐收受接管的手艺线路示例。磷酸盐可在城镇污水处置系统的水线经由过程侧流体例收受接管，也可操纵污泥厌氧消化液和污泥燃烧灰渣进行收受接管，侧流磷酸盐收受接管包罗从生物单位厌氧池上清液和回流污泥旁路中收受接管。图3为城镇污水侧流磷收受接管的工艺流程示例。从厌氧池富含磷酸盐的上清液中进行磷收受接管，工艺流程先经由过程物理沉淀进行泥水份离，上清液进入磷收受接管反映器，颠末化学沉淀或结晶反映，生成磷酸盐产物，可用作化肥原材料或其他用处。假如是在回流污泥线路长进行旁路磷收受接管，在泥水份离前，需要先颠末磷酸盐释放的工艺进程。

图2 城镇污水处置系统磷收受接管手艺线路示例

图3 城镇污水侧流磷收受接管工艺流程示例

为确保收受接管磷产物的纯度，分手池上清液应SS<100 mg/L。泥水份离池沉淀的污泥宜优先回流到生物系统缺氧区，增进反硝化除磷。这是由于厌氧生物释磷后的污泥微生物细胞内富含PHA（聚羟基烷酸），是优良碳源，回流至缺氧区可为反硝化聚磷菌供给代谢能量，增进以硝酸盐为电子受体的超量吸磷和反硝化脱氮，实现“一碳两用”。假如回流到好氧区，轻易形成碳源华侈。

对释磷部门，回流污泥释磷池和生物池厌氧区ORP值宜<-250 mV；释磷池设想水力逗留时候宜≥1.0 h；可在进水中投加醋酸盐类的外碳源或系统收受接管的碳源，加强生物池厌氧区的生物释磷能力。别的，化学磷沉淀中的磷较难释放，应下降污水处置进程中生物段化学除磷和污泥脱水无机药剂的利用量，确保厌氧区生物释磷结果，提高磷收受接管效能。

磷收受接管反映器内可投加镁盐或钙盐收受接管磷；收受接管完的上清液残剩无机物仍可作为反硝化碳源继续操纵，是以磷收受接管后的上清液首要去向缺氧池；过量磷收受接管可能致使生物脱氮除磷系统中磷的掉衡，影响活性污泥功能菌群的一般发展代谢。凡是厌氧区侧流流量不宜跨越进水量的30%，回流污泥侧流污泥量不宜跨越回流污泥总量的30%。

对厌氧消化液和燃烧灰渣的磷收受接管，T/CUWA 70052也列出了响应的手艺要点，包罗消化液磷酸盐收受接管的从属举措措施、装备材料、投加药剂等，针对燃烧灰渣磷收受接管，提出了收受接管系统的构成、采取的提取药剂、纯化和制备方式等。别的，针对磷收受接管中经常使用的鸟粪石和羟基磷灰石2种结晶反映器，列出了首要的参数和运转治理要点，鸟粪石法反映器的进水正磷酸盐磷浓度宜>50 mg/L，镁盐投加量宜按1:1:1的比例，知足Mg2+、NH4+和PO43-三者的化学计量关系。

3.污泥卵白质收受接管

污泥卵白质收受接管工艺流程如图4所示。可知：卵白质收受接管部门，首要操纵残剩污泥进行收受接管。收受接管系统包罗污泥碱热水解、固液分手、纯化分手等单位。收受接管的卵白质可作为发泡剂等工业类卵白产物，中心进程发生的残渣经不变化处置，也能够再次操纵。T/CUWA 70052列出了这些工艺单位的手艺参数和运转治理要点。

图4 污泥卵白质收受接管工艺流程示例

污泥水解单位的首要感化是将污泥中的卵白质转移至液相，水解进程可采取物理（热解、超声等）、化学（酸法、碱法、臭氧等）、生物方式或多种模式联用，联用结果凡是较优，碱热水解法工艺进程简单，适合项目利用。今朝碱热法水解已实现初步财产化，构成了较为完全的工业出产线。例如，天津滨海新区建成150 t/d范围污泥处置措置举措措施，1个间歇处置进程可取得水解卵白液9 t，残渣（含水率40%）约2.5 t。

纯化分手可采取夹杂液的浓缩和沉淀，浓缩首要有蒸发浓缩法、泡沫法和膜法，沉淀法首要为盐析沉淀法、等电点沉淀法。编制团队的实验研究注解，等电点沉淀法是1种从市政污泥水解液中收受接管卵白质的有用方式，当pH为3.5，沉淀温度为5 ℃，提取液卵白质浓度为6000 mg/L时，卵白质收受接管率达87%，所得卵白质产物残留重金属的风险低。

4.污泥处置产品操纵

资本收受接管操纵的别的一个主要构成部门是污泥处置产品操纵，首要包罗地盘操纵和建材操纵，污泥经厌氧消化、好氧发酵、碳化等不变化、减量化、无害化处置后可地盘操纵；前提答应时污泥能够间接建材操纵，或选择碳化、湿式氧化、燃烧体例处置落后行建材操纵。

城镇污水处置厂污泥处置产品操纵的手艺线路拜见图5。

图5 污泥处置产品操纵手艺线路示例

对污泥碳化产品，高温、中温、低温碳化工艺的产品有分歧的操纵路子，低温碳化后的产品凡是可作为生物资燃料操纵，中温碳化后的产品可作为生物资燃料或地盘操纵，高温碳化后的产品可作为地盘操纵或建材操纵。湿式氧化和燃烧处置的产品首要用在建材。T/CUWA 70052对碳化、湿式氧化和燃烧处置的工艺组成和设想运转参数进行了划定。

污泥处置产品地盘操纵的首要体例包罗泥土改进、园林绿化、垃圾填埋场封场用土等，建材操纵体例首要包罗制砖、制陶粒和水泥熟料。进行收受接管操纵时，污泥处置产品的不变性目标应知足现行国度和处所尺度，操纵前应进行情况平安性的风险评估。

03

能源收受接管操纵

城镇污水的能源收受接管操纵包罗污水、污泥中的热能、化学能、势能的收受接管操纵。斟酌现实项目中较轻易实行且手艺较成熟的路子，T/CUWA 70052对水源热泵热能收受接管、污泥化学能收受接管、污泥处置进程余热收受接管进行了具体划定，势能操纵部门没有触及具体手艺要点。

化学能收受接管首要经由过程污泥厌氧消化、燃烧、碳化、湿式氧化等工艺进程；厌氧消化发生的沼气，可进行厂内和厂外操纵。污泥燃烧、碳化和湿式氧化首要操纵污泥化学能保持反映进程本身所需热量。污水热能收受接管首要经由过程水源热泵，提取污水或处置出水中的热能，用在厂内工艺单位加热和分析办公，或供周边区域进行贸易操纵。余热操纵的环节包罗污泥厌氧消化热电联产、热水解、干化、燃烧、湿式氧化等工艺进程，收受接管的余热首要在厂内操纵，用在出产工艺单位池体保温、物料加热和出产热水等。

城镇污水的能源收受接管手艺线路拜见图6。

图6 城镇污水能源收受接管手艺线路示例

1.污水热能收受接管操纵

供水与用水进程中具有天然与报酬的热能输入进程，使城镇污水储藏丰硕的低位热能，冬季水温10~20℃摆布，较着高在气温，夏日通常是20~25℃，较着低在气温，与水源热泵机组的婚配性好，系统制热系数（COP）能够到达4~5，在国内城镇污水处置厂已年夜量项目利用，从厂内供热供暖扩大到四周居平易近和贸易供热办事，夏日还能够用来供冷。

城镇污水热能的收受接管操纵，首要针对污水处置厂出水（再生水）和管网污水中的热能，T/CUWA 70052保举采取出水（再生水）作为水源热泵的取水水源，并连系水质水量水温、天气前提、办事规模内建筑物热能负荷等身分，进行能量衡算和手艺经济阐发。

城镇污水处置厂内收受接管的热能应优先扩大厂内操纵，同时开辟厂外操纵，管网污水热能宜就近收受接管就近操纵。厂内热能操纵时，构成的温差不克不及影响再生处置工艺的运转效能；设想进程中需要充实调研拟操纵水源的水温、水量数据，进行系统方案编制与参数肯定。对运转治理，T/CUWA 70052列出了水质监测、运转台数调剂、装备保护等方面的要求。

2.污泥化学能收受接管操纵

污泥化学能收受接管首要经由过程厌氧消化、污泥燃烧、碳化、湿式氧化等进程实现。污泥无机质含量是污泥化学能产量的要害影响身分，连系我国污泥无机质含量偏低的现实环境，应从污水管网和污水处置2个方面展开工作，以强化污水中无机组分的去除或下降；在污水管网方面，应做好污水系统提质增效和泥砂的泉源节制；在污水处置方面，应强化污水预处置，可采纳的手艺办法包罗优化沉砂池的设想运转、设置初沉池或初沉发酵池等。

针对厌氧消化产能进程，T/CUWA 70052列出了根基的工艺参数和运转治理划定，工艺方面包罗预处置体例和要求、热水解参数、温度、含固率、逗留时候、容积负荷、pH、消化液处置等，运转治理首要是针对可能呈现的非常环境，例如进泥重金属含量较高或呈现无机酸过量积累时，应采纳的对策办法。除厌氧消化工艺自己，T/CUWA 70052还对沼气脱硫净化和提纯、厌氧消化产能操纵体例（厂内和厂外供电、汽锅供热、机器驱动）、热电联产等方面做了具体划定和参数建议。

在污泥厌氧消化池的运转温度方面，高含固的中温厌氧消化温度可晋升至38 ℃以上。天津津南污泥处置厂高含固中温厌氧消化示范项目的运转温度为40 ℃。编制团队针对该项目展开的出产性运转研究注解，进泥含固率为8%~9%，无机质含量为50%~60%时，厌氧消化温度从37 ℃升高到40 ℃，产气量约增添16%，且系统的运转不变性较好。

在污泥燃烧与热能操纵方面，T/CUWA 70052列出了根基的工艺设想运转参数，污泥燃烧的预处置宜削减热干化等热法的利用，避免耗损过量热能，保举采取机器脱水的预处置体例。别的，应经由过程物料、能量均衡计较，肯定最好入炉污泥含水率，提高系统能量操纵效力。燃烧进程发生的炉渣和飞灰可进一步收受接管磷资本。

3.余热操纵

余热操纵是对分歧污泥处置单位排放的热能加以操纵的进程。污泥处置进程的多个环节城市发生余热，例如，热水解进程的闪蒸气所含热量，热水解后的污泥进入厌氧消化系统之前降温进程所释放的热量，厌氧消化沼气经由过程发机电热电联产发生的热量，污泥燃烧和碳化进程的烟气余热等。这些余热的操纵路子首要包罗出产环节的保温与增温，或为厂区出产和办公供给热水等。

余热凡是宜间接操纵，尽可能避免或削减换热环节。我国城镇污水处置厂污泥热值较低，污泥热处置进程中，若何充实操纵余热十分主要，应选择换热效力高的换热情势，具体按照工艺和污泥热值肯定。以污泥燃烧系统为例，假如污泥干基低位热值相对较高，烟气余热宜经由过程高温空预器收受接管，提高1次风入炉温度；假如污泥干基低位热值较低，烟气余热宜经由过程余热汽锅收受接管，尽可能选择换热效力高的余热汽锅。

04

竣事语

城镇污水处置厂是潜伏的资本能源工场，若何最年夜水平地实现能源收受接管、资本轮回和情况友爱已成为污水处置的主导成长标的目的。与国际进步前辈国度比拟，我国今朝的城镇污水资本能源收受接管的现实利用环境仍具有较年夜差距，在项目实践中尚缺少系统化规范化的指点。T/CUWA 70052从资本轮回操纵和能源收受接管角度动身，系统计划了城镇污水资本和能源收受接管操纵的手艺线路，提出了具体的实行路径和运转治理模式等。该规程为国内初次发布，可指点我国城镇污水资本化能源化项目扶植与运转，有助在周全晋升城镇污水资本能源收受接管操纵的手艺程度与项目范围，增进行业的绿色低碳高质量成长。