气候智慧型水务公司 中国迎接碳挑战
文摘
科学
2024-03-26 19:13
英国
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国际水协的 "气候智慧型水务公司表彰计划 （Climate Smart Utilities Recognition Programme）"旨在激励供水、污水处理和城市排水等公用事业企业以创新的方式应对气候挑战，并在三个相互关联的行动支柱（气候适应、减缓和领导力）方面采取行动。2022年在哥本哈根举行的一个特别仪式上，世界各地的众多水务公用事业公司都获得了表彰，中国的水务公司也取得了多项成功。在此，我们对五家中国水务同行在减少碳排放和提高气候适应能力方面所做的工作进行简述。首创生态环保集团已为中国 100 多个城市提供服务，水处理能力达 2500 万吨/日， 2021 年底服务人口超过 8000 万。作为中国水务行业的领导者，集团拥有系统的碳减排行动计划、卓越的运营管理能力、可持续低碳创新技术和智能数字平台。集团通过促进能源回收、减少温室气体排放，并通过投资适应和减缓措施，努力成为气候智慧型水务公司，以适应气候挑战。2019 年至 2021 年期间，该集团开展了内部碳盘查，以确定如何减少温室气体排放。这是中国水务环保企业首次进行系统的碳盘查，并自主开发了污水处理碳足迹模型。这提高了公用事业碳核算的准确性，被认为是中国首个市政水务系统碳足迹核算模型。集团积极开发低碳技术，包括研究好氧颗粒污泥的应用，以及基于生物建模的专有 ASMART 技术，从源头实现碳减排。其他技术，如用清洁能源取代传统热能，包括使用污水源热泵和光伏技术、数字化管理平台、减少电力和化学品消耗等，都是集团减少温室气体排放目标的一部分。为应对极端气候变化的影响，集团制定了一套弹性城市排水系统战略，通过对污水处理厂、管道和河流进行实时管理，应对极端降雨事件。集团还发布了技术指南，通过地理信息系统管理平台、管道质量控制、水平衡计算和水表核查来减少渗漏。2021 年，集团整体供水产销差降至 14.13%，连续五年下降。作为中国环保行业的领导者，首创生态环保集团致力于积极提高利益相关者对气候变化影响的认识。该集团协助中国推动碳中和，免费为污水处理厂提供自主开发的碳足迹核算软件，并推动中国公用事业单位减少碳排放。首创生态环保集团将继续加强其碳数据和资产管理表格，并开发低碳技术，以实现到 2030 年达到碳峰值和到 2060 年实现碳中和的目标。重庆拥有 3000 多万居民，是中国面积最大、人口最多的直辖市。为了发展成为一个气候智能型、弹性城市，重庆自 2002 年起与苏伊士合作。这种公私合作（PPP）模式已从供水扩展到污水处理、工业园区环境服务和研发。早在 2021 年，重庆市污水处理厂（WWTP）就因其运营管理和关键工艺的精确控制，被水务中国 E20 环境服务平台评为标杆污水处理厂，成为智慧水务和可持续发展的示范污水处理厂。作为智慧水务发展计划的一部分，该公司在工厂生产中集成了可编程逻辑控制器（PLC）平台，创建了统一的可视化监控系统，利用模拟模型并整合多个子模型（如精确曝气和加药），以节约能源和减少碳排放。已开发出一个精确的离线模型，可提供模拟流出结果，结合实际运行流出结果，实时指导生产，并可预测和解决生产问题。节约能源的创新项目包括流场分析和搅拌器运行优化、反冲洗水和污泥脱水液的再利用、用无动力风扇取代通风机以及优化整个工厂能源的能源管理平台。采用新的除砂分离和碳源循环技术后，无机物的去除率提高了 40%。它还减少了设备磨损和后续处理负荷，每年可节约 10,000 千瓦时的电力。最近，计算流体动力学（CFD）模拟软件被用于模拟生物池的流场，目的是降低能耗。对自动运行的搅拌器进行分析后发现，每天可节省约 5250 千瓦时的电力，节能近 30%，每年减少碳排放约 1100 吨。通过这些努力，水务公司的能源自给率每年提高约 30%，每年减少的碳排放量超过 20,000 吨。根据全球气候承诺和苏伊士可持续发展计划，污水处理厂的能源自给率有望提高到 70%。到 2025 年 12 月将实现的进一步发展包括- 优化厌氧消化工艺，生产沼气（将沼气产量提高到 20,000 立方米/天）。
- 应用水源热泵技术和光伏（PV）发电，实现光伏发电 10,000 kWh/d。
- 污泥终端减量工艺，包括深度脱水和低温干燥、多级炉在线焚烧、超高压压榨、脱水和深度过滤脱水。
北京排水集团（BDG）是一家国有污水处理企业，在北京拥有并运营着 11 座污水处理厂，总处理能力达 423 万立方米/天。北京排水集团管理着超过 10,000 公里的管网和辅助泵站，为 1,700 万人提供服务。北排于 2021 年公布了碳中和三步走路线图，目标是在 2025 年将目前的碳排放量（45 万吨二氧化碳/年）和碳强度（每处理 1 万立方米污水产生 3.6 吨二氧化碳）依次降低 20%，在 2035 年降低 40%，然后在 2050 年实现净零排放。为在 2050 年前成为中国首家碳中和水务公司，北排集团采取了重大举措。其分布式太阳能光伏（PV）系统在 2022 年实现了约 2,300 万千瓦时的发电量，使该集团成为中国城市污水处理行业的顶级太阳能生产商。2022 年，该集团在高安屯污水处理厂建成了 1.62 兆瓦的光伏系统，并计划到 2025 年在其所有污水处理厂使用该技术。北排还在其污泥中心建成了沼气发电设施，预计每年可发电 8000 万千瓦时，满足集团约 20% 的电力需求。高安屯污水处理厂将利用多元化的可再生能源实现电力自给自足和碳中和。
2022 年，该集团在其日处理量达 8 万立方米的吴家村污水处理厂采用自主研发的好氧颗粒污泥技术，取代了传统的活性污泥法。
集团的五个污泥处理中心采用热水解和厌氧消化的先进解决方案，总处理能力超过每天 1200 吨干固体。该集团的智能系统可对曝气、化学加药、泵送和其他过程进行极其精确的预测控制。与 2020 年相比，污水处理能耗、碳源投加率和除磷投加率分别降低了 11%、30% 和 10%。澳门自来水公司是苏伊士集团的子公司，成立于 1935 年，是中国澳门特别行政区的一家私营企业，致力于为澳门提供安全、稳定和优质的供水。澳门位于中国南部，三面环海。近年来，极端气候对供水安全构成挑战，澳门自来水公司已采取各种措施应对。为应对气候挑战，水闸和水密门保护核心供水设施免受台风和风暴潮的侵袭。该公司拥有一套应急机制和数字化应用软件，可有效和高效地应对极端天气事件，并与澳门特别行政区和珠海（连接澳门与中国大陆的城市）的政府部门和原水供应公司合作。在节能方面，澳门自来水已获得 ISO 50001 能源管理认证，并每年制定节能目标。根据收集到的电力和化学品消耗数据记录商业智能报告，用于优化能源消耗。其他环保措施包括逐步更换燃油车辆、太阳能发电试点项目以及公司运营数字化。在环境领导方面，公司组织了公众开放日。公司还推出了一项为期三年的补贴计划，鼓励低层建筑的业主维护共用供水设施。该公司推广电子支付方式，并逐步为用户安装智能水表。该公司十年前就成立了危机管理委员会，定期组织演习。2017 年，台风 "哈托 "导致该市的一个主要泵站被淹没。在此之后，公司重新审视了其应急计划，并安装了水闸和水密门来保护供水设施。此外，还利用数字应用程序来改善台风应急管理。由于澳门的原水位于珠海珠江下游，海水入侵也对澳门的供水构成威胁。通过与澳门特别行政区政府和珠江水利委员会合作，在上游新建了澳门原水取水口，以确保饮用水的原水供应。该公司还在建设一座再生水厂，计划于 2024 年投入使用，为城市新区提供绿化和冲厕用水。另一个项目是在无人船上安装具有人工智能的摄像头和水质监测仪器，用于远程检查水库。这样就能迅速发现湖中的死鱼或杂物等令人担忧的问题，并帮助实验室人员了解水质的变化趋势。位于中国上海的上海化学工业区（SCIP）是亚洲最大的石化和精细化工产业集群之一。近年来，上海化学工业区一直致力于建设绿色、生态、低碳园区，努力成为中国乃至全球的零碳示范园区。上海化学工业区中法水务发展有限公司为园区提供自来水和污水处理服务，并从2021年起积极响应国家政府和股东政策，成立可持续发展工作组，应对气候变化。作为园区工业用水和海水淡化水的供应商，公司注重节约水资源和减少碳排放。2019 年，公司完成了两个供水环路系统的改造，以确保稳定供水，实现公司用水组合多样化的目标。智能管网系统与苏伊士获得专利的实时水力模型相结合，为供水管网提供预警和预测系统，并对工业用水和淡化水供水管网中的水损失和无收入水进行实时监测。公司通过制定节水激励政策鼓励节水。污水处理厂配备了 35,000 立方米的缓冲罐、应急罐和旁路系统，以应对气候变化导致的上游用户水质和水量的剧烈波动。处理厂的出水排入 SCIP 生态湿地，用于净化水质。这种以自然为基础的解决方案具有碳汇功能，预计每年可减少 2800 吨二氧化碳 (CO2) 排放。湿地扩建工程预计将于 2024 年投入使用。工业水厂采用光伏板（PV）为其行政大楼发电，预计每年可减少 800 吨二氧化碳排放。通过将表面曝气改为底部曝气，每年可减少约 700 吨二氧化碳，从而进一步节省二氧化碳排放量 40%。研发团队正在进行可行性研究，考虑其他绿色解决方案，如更换耗能的曝气鼓风机、在污水处理厂（WWTP）安装光伏板、通过电解处理后的废水产生氢气等。同时，公司与高校和科研机构深入开展工作，推进二氧化碳排放管理，并安装了智能仪器和能耗监测系统，通过自动数据采集，分析污水处理厂的能耗情况，提供合理的优化建议。污水处理厂还安装了二氧化碳实时监测设备，对其排放模式一目了然。该公司的成就已成为 SCIP 和更广泛的水行业的典范，通过研讨会、在线和离线讲座进行技术交流和分享，帮助该行业应对气候变化。更多关于IWA Climate Smart Utilities Recognition Programmehttps://iwa-network.org/projects/climate-smart-utilities-recognition/#the_climate_smart_utilities_recognition_programmehttps://www.thesourcemagazine.org/climate-smart-utilities-china-rises-to-the-carbon-challenge/
