案例五十一:
维尔利环保科技集团股份有限公司
作者:杨虎君,颜丙通,邓贞坤,王灵芝,辛举贤,杨连文,邮箱:yanghujun@wellegroup.com
江阴市渗滤液&粪渣水协同处置项目(图1)位于江阴市云亭街道峭花路西侧、花山南麓的花山渗滤液处理厂内,占地面积4009 m2,总投资2941.14万元,并于2022年建成投产。该项目采用预处理除渣+环流曝气双段式脱氮+纳滤(NF)+反渗透(RO)工艺组合处理法对江阴市渗滤液处理厂所产生的垃圾渗滤液和附近街道村镇的粪渣水进行处理,出水水质满足GB 16889—2008生活垃圾填埋场污染控制标准中表3的限值要求。其中环流曝气双段式集成处理技术属于国家重点研发计划“绿色宜居村镇技术创新”重点专项(项目编号:2018YFD1100600)的科技成果。该项目的实施实现了江阴市渗滤液和附近街道村镇粪渣水的无害化处理,助力江阴市“无废城市”建设,2022年8月入选“江阴市生态环境基础治理能力提升三年行动计划内重点工程”。
该项目的技术路线如图2所示。垃圾渗滤液和粪渣水首先进入混合池充分混合,再经过环流曝气双段式脱氮系统处理后,生物脱氮率达到96%以上,BOD、氨氮、悬浮物等已经达到或接近排放标准,但难生化降解有机物仍超标,故采用NF、RO对超滤出水进行深度处理,将进一步降低环流曝气双段式集成设备出水中的难降解有机物、悬浮物(SS)、部分高价离子,最终出水达到GB 16889—2008出水水质要求。同时,设计两级物料膜进行减量化处理,清液进入RO工艺进行深度处理,浓液将与RO浓液混合一起回灌填埋场堆体。本系统产生的生化污泥采用离心脱水机进行脱水处理,脱水处理后含水率≤80%,脱水清液回流至环流曝气双段式集成系统,脱水干泥外运处理。
(1)预处理系统:由于粪渣水成分复杂,且粪渣水中悬浮物、大块漂浮物较多,除含有大量有机物外还含有大量木质素,故需通过“两级格栅+渣水分离+气浮”方式去除。此外,由于填埋场封场时间较长,渗滤液原水C∶N严重失调,通过粪渣水与渗滤液协同处置可降低脱氮系统的碳源消耗,该预处理系统有效解决了超滤膜污堵的问题。
(2)环流曝气双段式脱氮系统:该系统采用特殊设计的鼓风射流曝气结构和反应器,使环流曝气反应器内污泥的质量浓度可达15~30 g/L,生化反应器内污泥浓度较传统的活性污泥法高出3~6倍,独特的双段式反应器流场设计可以满足高污泥浓度、高污染物负荷条件下的供氧要求。
(3)深度膜处理系统:利用不同级段的NF/RO组合工艺,处理环流曝气双段式脱氮系统出水中难降解有机物和色度等污染物,保障生化出水达到相关排放标准,本单元的系统总得率达到85%以上。
(4)纳滤减量化系统:纳滤系统产生的浓缩液经过纳滤浓液减量化处理,产生的浓缩液回灌填埋场处理。纳滤浓液减量化清液与纳滤清液混合进入反渗透系统进行处理,最终纳滤减量化出水清液COD为100~200 mg/L,显著降低后续处理难度及成本。
(1)改善处理效果。通过预处理除渣+环流曝气双段式脱氮+NF+RO技术,预处理中格栅过滤、渣水分离与靶向气浮的组合解决了粪渣水中SS高的技术瓶颈,避免SS进入生化系统。环流曝气双段式脱氮技术减少原反应加药沉淀工艺药剂消耗量大和造成后续膜污堵的问题,微生物被完全截留在生物反应器内,保证超滤膜系统的正常运行。该组合处理方法提高了对污染物的去除率、有效控制了二次污染。
(2)占地面积小。合理规划厂区构建筑物布局,清除废弃设施及构筑物,反应器高效集成,工艺流程简单紧凑,节省了厂区建设空间。
(3)系统稳定性更强。加大池容和水力停留时间的同时,提升环流曝气双段式脱氮系统中氧转移率,提升生化系统应对较高有机负荷冲击的能力,使其适应水量和水质的变化,耐冲击负荷能力增强。
(4)自控化程度高。采用了先进成熟的PLC分散和集中相结合的集散型控制系统,利用光纤作为通信载体,对电力测量仪表、流量、水位、水质等其他参数进行采集、存储,以及数据和曲线的显示,可实现远程或本地控制的切换,分别可以在现场手动控制或在上位机上控制,其中预处理系统、曝气系统、污泥脱水系统、超滤系统、纳滤系统、反渗透系统、浓缩液减量化系统、污泥处理系统等设自动运行模式;同时通过大数据赋能、记忆加药等手段实现智慧化运营。
(5)运营成本低。一般的浓缩液处理工艺运营成本都在100元/t以上,采用该工艺处理浓缩液,所有运营成本仅包括用电、阻垢剂、改性剂及酸成本,大幅降低了运营费用。
(1)运行模式:渗滤液&粪渣水协同处理站的建设及设备选型安装按照政府投资建设模式,实行细分领域专业企业化运营维护管理,政府行使监督、管理及考核职能。
(2)运行机制:本案例采用全生命周期管理大数据平台(图3),实现了对垃圾渗滤液、粪渣水处理量、运行过程关键参数实时动态的远程操控,形成了科学系统的管理模式,降低用人成本,提高管理水平。
(1)经济效益:该项目每天处理300 m3渗滤液和粪渣水,产生的污泥经过机械脱水至含水率80%以下后外运统一处置,每年运行365 d。通过协同处置,渗滤液处理成本约为42.45元/t,低于市场平均成本。
(2)环境效益:该项目在技术、经济、管理、实施模式等方面均切实可行,建成后江阴市生活垃圾填埋场周边区域大气污染、水环境污染方面得到改善,整体城市形象提升,为城市的可持续发展等方面提供了有力帮助。
(3)社会效益:该项目解决了原江阴市花山渗滤液处理厂处理量不足、稳定性差的问题,实现周边居民生活垃圾清零,改善整体居住环境,也为渗滤液协同粪渣水处理起到示范作用。
案例五十二:
农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所
作者:李丹阳,沈玉君,丁京涛,王惠惠,贾懿曼,周亚文,邮箱:lidanyang@cau.edu.cn
北京市房山区新世代无管网循环水冲厕所项目位于北京市房山区周口店镇黄山店村,是农业农村部规划设计研究院和比尔与梅琳达·盖茨基金会合作开展的 “新世代无管网循环水冲厕所”项目(项目编号:INV023018)在我国的首次示范应用(图1)。该项目总投资35万元,于2022年6月开始建设,2022年7月完成验收并交付使用,目前已顺利运行19个月。该项目主要采用生物技术和电化学高级氧化技术对粪污进行处理,厕所使用人数按200人次/d设计,适用于多种场景,如城镇化进程中的农村卫生系统、医疗卫生系统、老旧城区改造、交通场站和旅游景区等;其优势在于无需连接上下水管网,污水处理系统可将厕所粪污净化成达标的冲厕水后循环利用,最大处理能力为1 000 L/d。噪声、气体及微生物各项指标可满足ISO 30500—2018无下水管道厕所卫生处理系统-预制集成式污水处理装置-有关设计和测试的通用安全和性能要求,出水水质可同时满足GB/T 18920—2020城市污水再生利用 城市杂用水水质及ISO 30500—2018的要求。
厕所为一体化集装箱循环水冲式,主体材质采用特种轻钢结构型材,整体尺寸为9.5 m(长)×3.0 m(宽)×3.0 m(高),由3个厕室、1个污水处理设备间及太阳能供暖系统组成,均位于地上,其中2个无性别卫生间均设有1个蹲便器和1个洗手池,1个男士小便间设有3个小便池和1个洗手池。其工艺技术路线如图2所示。
(1)格栅调节池:厕所粪污经格栅调节池去除厕纸、杂物等,将粪便研磨捣碎,并进行水质、水量调节,以提供对有机物负荷的缓冲能力,防止生物处理系统的急剧变化。
(2)生物净化槽(图3):采用两级A/O生化处理工艺,去除污水中的氨氮、有机物等污染物。
(3)深度处理槽(图4):利用土壤渗滤原理,进一步降解水中的有机物,并过滤水中悬浮物。
(4)电化学反应器(ECR):去除色度、浊度,杀灭细菌、病毒及寄生虫卵。根据深度处理槽出水水质确定是否使用ECR电化学工段以及使用时间的长短。
(5)过滤装置:采用精密过滤器进一步过滤截污,出水回到高位水箱用于回冲厕所。
(1)无需连接上下水管网,实现系统内自循环。厕所运转不依赖上水和下水管网,可破解农村地区因地势、经济等原因无法铺设管网的难题。粪尿与冲洗水经处理后达到冲厕水标准,可实现厕所系统内的循环利用,实现无害化和资源化的双重目标。
(2)深度节水,并与太阳能耦合降低能耗。采用节水便器(蹲便器冲水量为4 L/次,小便器为0.5 L/次),且系统内循环用水,无需使用自来水冲厕。采用“太阳能+电加热辅助”的方式对厕室及设备间进行供暖,系统采用全智能防冻运行模式,节能环保。
(3)系统内全链条解决粪污处理处置问题,极限控制外排。可实现粪污原位处理处置,粪污处理率达85%以上,杀灭病原体;粪渣产生量极小,根据使用情况1~2 a才需清理1次,减少因频繁清掏造成的人力和财力资源消耗,粪污减量化和无害化效果较好。
(4)智能控制,实时监测,人性化使用。厕所内设有自动控制监测系统(图5),可实时监测厕所系统的运行、各厕室的使用及粪污处理情况。每个厕室内安装有洗手池、自动感应灯具、有无人动态显示屏、风扇、暖气、排风系统、扶手、置物架、衣帽挂钩等人性化设施。
(1)建设阶段:农业农村部规划设计研究院负责新世代厕所的采购、示范点建设、运行监测、示范点评估及资产移交工作。项目所在地政府协助完成示范点选择,确保示范点具备项目建设需要的硬件条件,协助完成产品安装,并办理资产入库。
(2)运维阶段:农业农村部规划设计研究院为项目相关技术人员提供新世代厕所运行管护培训,当地政府负责运行管护服务,包括提供运维资金、安排管护人员、定期记录运行情况等,形成成熟的运行管护工作机制,确保示范项目长效运行。
(1)经济效益:项目建设以来,运行安全稳定,故障率低,粪污处理效果良好,无需铺设上下水管网,无需进行粪污频繁清掏转运等。与同等使用规模的传统管网厕所相比,一次性建设费用可降低10%,年运维费用可降低37%。
(2)环境效益:项目可实现节水节电、水资源的循环利用和粪污传染性疾病的源头防控,还可将其转化成具有利用价值的能源、有机肥和可使用的水等。各类污染物指标均可满足相关标准,其中污水总氮、总磷去除率分别可达75%及97%以上。
(3)社会效益:项目的顺利落地有助于探索切实可行的规模化推广方案以及服务和商业模式,具有良好的示范作用,为我国新型城镇化进程中卫生基础设施建设提供了一项新的技术方案,有助于进一步高质、高效地开展农村改厕工作。
案例五十三:
杭州城市与乡村公厕示范案例
杭州市环境卫生和生活固废处置保障中心,杭州捷望科技有限公司
作者:柳 青,周晓闻,庄 琦,戚焱坤,邮箱:lq13588172@126.com
杭州市近几年开展“厕所革命”行动,累计新建、改建和提升城乡公厕近5000余座,城乡环境有了极大改善,为保障“亚运”、改善市民游客的如厕体验发挥了积极的作用。在此期间,一大批优秀公厕案例应运而生,其中防疫站公厕(图1)和临目村公厕(图2)是杭州市城市和农村公厕的典型案例。
防疫站公厕:该公厕地处繁华武林路,周边集聚各大商场。随着城市国际化进程的加快,武林路国际商业街区打造了艺趣空间、3D墙绘、时光隧道等时尚主题,潮流氛围浓郁,吸引大量游客前来打卡。与此同时,防疫站公厕也进行了提升改造,结合物联网、传感器等技术,匠心植入服务细节,打造成省内首座智慧公厕,使厕所具备即时感知、准确判断和精确执行的能力,系统解决了传统厕所在异味消除、节电节能、人性化服务等方面的问题,实现了对城市厕所的精细化管理,为游客提供优质、高端、舒适的服务。该公厕入选2019年度中环协环卫行业“公厕示范案例”。
临目村公厕:该公厕位于临安区太湖源镇临目村外横渡,地处景色优美的临安太湖源景区周边。近年来随着“美丽乡村”建设,太湖源景区范围不断扩大,景点内容不断优化,观光住宿的游客纷至沓来,公厕日接待人数约500余人。而原有公厕外观简陋粗糙,影响景区环境;内部设施简单破旧,男女厕位仅各1个,严重影响村民和游客的体验感。2022年,通过提升改造,公厕扩建至89.5 m2,公厕的外立面和周围景观浑然一体,男女厕间各增加了4个,男厕小便斗增加4个,同时还增设了第三卫生间和母婴室,极大地满足了村民和游客的如厕需求。该公厕2023年被评为“浙江省农村示范公厕”。
(1)防疫站公厕:2019年6月开始进行改建,一层面积65.9 m2,设管理间、无性别厕间、更衣化妆间、第三卫生间、母婴间等功能分区,为老弱妇幼残障人士提供方便,特别是更衣化妆间凸显武林女装街的特色;二层面积53.5 m2,有男厕、女厕、潮汐厕所、工具间等功能分区;平面布局符合CJJ 14—2016城市公共厕所设计标准和DB 33/T 1210—2020城市公共厕所建设与管理标准。同时增加科技智能化设计(图3),通过屋顶太阳光光纤导入系统和太阳能光伏板并网系统,室内亮度增强的同时节电效果也十分明显;利用压强差模式的新风系统,确保厕间臭味不外逸,厕所公共区域无异味;基于移动5G通讯网络,配置传感器、香氛喷淋器、人流量传感器、温度湿度传感器等实现精细高效管理,打造舒适干净、高端大气、智慧节约的5G公厕。
(2)临目村公厕:按照BD 3301/T 0231—2018农村公共厕所建设与管理规范进行提升改造,男女厕间、第三卫生间布局合理,无障碍设施和母婴设备配套齐全。因公厕地处太湖源景区周边,对粪便污水做了严格处理(图4),在传统三格化粪池沉淀去除其中大量悬浮物和降低粪水浓度的基础上,还增设了TLET型生化反应器。污水在TLET型生化反应器中经过兼氧好氧生化反应、膜过滤、消毒后,高效去除了粪便污水中BOD、NH3-N和色度,水质达到生活杂用水标准,再回用于冲厕,节水效果明显,污水处理安全可靠。
(1)防疫站公厕:①防疫。如厕全程无触碰,所有厕门均为感应开启、感应落锁,感应冲水、感应提供厕纸和洗手液,自动烘手、一次性座便盖纸等,杜绝交叉感染风险。②节电。采用导入光纤,将屋顶阳光直接导入厕位,配合原有灯光照明系统,增加室内亮度,节电效果明显;屋顶太阳能光伏板并网发电,供公厕内电器设备使用,节约大量电费。③无味。通过增设通风管,在公共区域和厕间产生风压差,将公共区域新风压入厕间,确保厕间气流不外溢,厕间的异味则通过新风系统抽出,再集中在末端利用植物液生物除味。④智控。基于移动5G通讯网络,安装各类智能传感器,如厕间使用状态显示器、异味香氛自动喷淋传感器、人流量统计传感器、温度湿度传感器、地面湿度传感器等,提高了保洁效率和水平。
(2)临目村公厕:①节水。粪便污水通过生化处理,水质达到生活杂用水标准,再回用于冲厕。②生态环保。TLET生化反应器采用优势菌种的高效短流程生物处理工艺,实现了对粪便的分解、脱臭、杀菌消毒等一体化处理;化粪池内的沉淀物抽取后,与其他有机废弃物混合堆肥,成为生态有机肥。
(1)防疫站公厕:市、区财政下拨管养经费每年19万元,用于人工费、水电费和保洁用具材料消耗费。同时结合区位优势设置饮料自动贩卖机、提供充电宝租赁设备等一系列以商养厕的举措,解决公厕厕纸经费问题,确保公厕厕纸优质并能长期稳定提供,给城市文明增添一笔亮色。
(2)临目村公厕:区财政每年下拨管养经费5000元,不足以满足公厕的正常管养费用。但是该村党支部建立公厕“所长制”,村里的党员开展轮值制度,每位党员定期义务清扫公厕,确保公厕干净整洁。镇政府职能部门每月对公厕开展不定期检查,检查结果纳入村委年度“美丽乡村”建设考核。
(1)经济效益:防疫站公厕和临目村公厕通过科技手段,节水节电,降低运行成本,经济效益显著。如防疫站公厕通过屋顶太阳能光伏板并网发电,充分满足该公厕运行的用电需求,全年节约电量约3600 kWh。临目村公厕利用中水回用冲厕,全年节约水量约1600 t;有机肥供给附近村民,农作物长势喜人。
(2)环境效益:防疫站公厕通过新风系统解决了臭气外逸问题,使得公厕虽处繁华街道,却没有“邻避问题”,还因它的“方便”深受附近居民和游客的欢迎。临目村公厕的粪便污水通过生化处理,水质达到生活杂用水标准,确保公厕虽地处景区周边却不对水源造成污染隐患。
(3)社会效益:防疫站公厕和临目村公厕通过提升改造,外观和周围环境充分协调,内部设施温馨舒适、干净整洁,让市民和游客有很好的体验感,满满的高科技更使公厕成为独特的网红点,吸引更多游客前来打卡,助力当地经济发展。
案例五十四:
中国市政工程华北设计研究总院有限公司,中原环保股份有限公司
作者:彭文龙,李新喜,邮箱:592013494@qq.com
运城市城区建筑垃圾清运处置及资源化利用项目(图1)位于运城市盐湖大道与伯乐大道交叉口东南角,占地约11.34 hm2,由运城万瑞环保科技有限责任公司于2020年2月投资建设,总投资约4.39亿元,于2021年6月建成投产运营。该项目年处理建筑垃圾2.00×106 t,包括建筑垃圾清运车辆80辆、建筑垃圾破碎分选固定生产线2条和移动生产线2条、年产1.00×106 t再生水稳拌合料生产线1条、年产5.00×105 m3再生混凝土生产线2条、年产1.00×106 m2透水砖生产线2条。该项目建设有破碎分选车间、骨料堆场、混凝土砌块生产车间、混凝土搅拌站、水稳拌合站,以及完善的生产辅助配套、环保设施,实现了建筑垃圾的资源化利用和绿色可持续发展。该项目是山西省首个高标准建筑垃圾资源化利用项目,是运城市委、市政府确定的 “1311工程”重大工程之一,涵盖建筑垃圾清运、处置和全产业链,其建成投产运营对我国建筑垃圾处理与资源化利用设施建设起到示范作用。
该项目技术路线如图2所示。
(1)建筑垃圾处理:建筑垃圾经“破碎+筛分+分选”制成不同粒径的砂石骨料,砂石骨料分别满足GB/T 25177—2010混凝土用再生粗骨料和GB/T 25176—2010混凝土和砂浆用再生细骨料的相关要求。
(2)骨料堆场:骨料堆场内设置堆料区、上料区,堆料区主要存放再生骨料和外购精品骨料,采用带式输送机输送;上料区内设置隔仓,利用装载机分别为混凝土搅拌站、水稳拌合站、混凝土砌块生产车间生产骨料进行配料,骨料满足其生产要求。
(3)混凝土砌块生产车间:生产工艺由配料系统、成型系统、养护系统和再生透水砖打包系统组成,水泥、砂、骨料、颜料和水经生产工艺制成砌块,主要产品有路面砖、透水砖、水工砖、路缘石等。
(4)混凝土搅拌站:生产工艺由配料系统、计量系统、搅拌系统组成,满足要求的再生骨料、天然骨料、水泥、粉煤灰、矿粉、外加剂等材料经计量后送入混凝土搅拌站进行搅拌,搅拌完成后由混凝土搅拌车外运使用。
(5)水稳拌合站:生产工艺由配料系统、计量系统、搅拌系统组成,满足要求的再生骨料、天然骨料、无机结合料等材料经计量后送入搅拌机进行搅拌,搅拌完成暂存成品仓,然后由车外运使用。
(1)集约建设,减少土地占用。生产车间相邻布置,集建筑垃圾加工、骨料储存、骨料输送、建材产品原料上料、建材生产于一体的生产格局,生产链条缩短,管理快捷方便。
(2)环保设施配套齐全。各生产线密封于生产厂房内,同时配置袋式除尘器和高压细水雾降尘系统进行除尘,防止粉尘外溢;破碎机、振动筛、混凝土砌块成型主机等设置隔音房进行降噪,降低噪声影响;同时厂区配置洗车平台、初期雨水收集池、综合沉淀池、废弃混凝土回收站等,保证了环境质量。
(3)自动化程度高,节约生产成本。各生产线均采用独立的自动化控制系统,并集中于办公楼中控室内监督生产和远传控制,可提高劳动生产效率,改善劳动条件,降低生产成本,缩短生产周期。
(1)运营模式:该项目采用BOO特许经营运作模式,特许经营年限30 a,资金来源为企业自筹,特许经营协议期满,自行处置项目资产。
(2)运行机制:该项目通过建筑垃圾“谁产生谁付费”收费模式,由特许经营单位将建筑垃圾运至资源化利用厂;特许经营单位配备建筑垃圾专用清运车辆,清运车辆配套远程无线监控设备、定位系统等信息化监管系统,收运过程全程监控。
(1)经济效益:该项目建成可实现运城市中心城区、经济技术开发区、南山生态区和盐城工业园范围内建筑垃圾统一管理、清运、处置和利用,促进运城市循环经济发展。同时建筑垃圾经过破碎加工后,可按级配设计添加不同辅料生产出数十种再生产品,广泛应用于工程建设、路面铺装、河道治理等方面,产生较好的经济效益。
(2)环境效益:该项目的实施减少了建筑垃圾堆放造成的土地占用,建筑垃圾资源化的再生产品利用减少了对自然资源的开采,降低了污染物排放量,解决了环境污染和“垃圾围城”等问题。
(3)社会效益:该项目投产为建筑垃圾资源化利用处置提供一套科学合理的运行模式,从根本上解决了运城市建筑垃圾乱堆乱放、私拉乱运的问题,实现建筑垃圾减量化、无害化、资源化和产业化发展。
注:案例五十二、五十三由中国城市环境卫生协会厕所专委会推荐。
编发:王雅楠;校对:刘冬梅;审核:张艺