未来水厂的建设与实践培训讲座课件

未来水厂的建设与实践培训讲座课件1目录CONTENTS一二三04构建北排未来水厂未来水厂建设方案未来水厂的愿景目录一04构建北排未来水厂2构建北排未来水厂一构建北排未来水厂一3一、构建北排未来水厂（一）污水处理厂的发展趋势04030201未来污水厂行动蓝图美国全国清洁协会（NACWA）、水环境与回用基金会（WERF）、水环境联盟（WEF）水总体规划新加坡公共事业局（PUB）2003200820132016“NEWs”框架荷兰应用水研究基金会（STOWA）2014052015-2040规划英国泰晤士水务水智慧城市国际水协（IWA）美国未来水厂（UoTF）行动蓝图苏伊士水厂未来发展方向世界对于水资源的需求不断增加，水资源短缺问题日益突显。污水处理正在从由能源消耗型向资源全回收利用转变，由传统污水处理厂向生态再生水厂转变，由人工经验调控为主向智慧精准控制转变，由单纯污染物削减向水源工厂、能源工厂和资源工厂转变。一、构建北排未来水厂（一）污水处理厂的发展趋势04030204（二）北排未来水厂基于国内外行业发展现状，结合北排现有的产业水平和长期的研发创新积淀，构建北排未来水厂，探索全面管理水资源路径，将自然环境融入城市水系统，实现水环境安全，水资源安全，水生态安全。围绕全要素资源化、全流程智慧化、全方位生态化三个方面，打造“技术领先、厂网一体、智慧运营、绿色低碳、能源自给、资源回收、生态和谐、厂城融合”国际一流的未来水厂。一、构建北排未来水厂技术领先智慧运营资源回收生态和谐厂城融合能源自给绿色低碳厂网一体未来水厂（二）北排未来水厂基于国内外行业发展现状，结合北排现有的产5未来水厂建设方案二未来水厂建设方案二6二、未来水厂建设方案北排未来水厂总体目标“363”工程面向未来，北排集团全面推进未来水厂建设，实施“363”工程。“3”指“3个方向”，即全要素资源化再生水厂、全流程智慧化再生水厂、全方位生态化再生水厂；“6”指“6类特色水厂”，打造多功能一体、厂网一体化智慧调度、能量自给、全工艺单元精确控制、节能降耗科技示范、生态环保教育的6类特色水厂；“3”指“3年时间”，即利用2020年-2022年分步实施。未来水厂013个T方ext

向6类T特ext3年时间全要素资源化再生水厂全流程智慧化再生水厂全方位生态化再生水厂多功能一体色 厂网一体化智慧调度能量自给全工艺单元精确控制生态环保教育节能降耗科技示范2020-2022年二、未来水厂建设方案北排未来水厂总体目标“363”工程面向未7二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂能源消耗资源全回收利用资源回收水资源化污泥资源化热能资源化高品质再生水12亿m3景观、工业、河道补给55%河道长度N种利用方向40万吨/年沼气利用1亿m3

/年热源利用节电950万Kwh/年光伏发电2100万Kwh

/年能源自给二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂能源消耗资源全8二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——厂网一体流域化管理，提升北京市河湖水环境质量根据流域化水环境治理的需要，2017年3月，成立四个流域公司，实现“厂网一体化”

的运营管理，提升北京市水环境质量。23411132645中水西送吴家村、卢沟桥清河、清河二、北小河酒仙桥、高安屯高碑店、定福庄小红门、方庄、槐房123456以“优先需求、优化运营、优质服务”原则，以流域化为基础，建立污水系统“四大流域”治理体系，形成再生水供水保障“六大区域”，开展供水保障工作。清河流域2坝河流域3通惠河流域4凉水河流域1供求分析工业污水生活污水厂内处理污水管网系统污水处理厂厂内管网系统再生水厂再生水管网系统工业利用农业利用景观利用生活杂用其它水质监测与控制供需分析模拟决策需求分析联动机制源头控制尾端控制过程控制过程控制50万吨/日二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂23411139项目序号流域间调水调水能力1坝河流域→通惠河流域2万吨/天2通惠河流域→凉水河流域5万吨/天3凉水河流域→通惠河流域5万吨/天项目序号流域内调水调水能力1坝河流域北小河→酒仙桥2万吨/天2酒仙桥→高安屯10万吨/天3通惠河流域定福庄→高碑店8万吨/天4高碑店→定福庄30万吨/天二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——流域间和流域内水量的精准调度，实现水量均衡实现吴家村及卢沟桥水厂间调水，0.5万吨/日由定福庄向高碑店厂调水，8万吨/日实现小红门及高碑店水厂间调水，2万吨/日实现酒仙桥及高碑店水厂间调水2万吨/日实现酒仙桥及高碑店水厂间调水，1万吨/日由小红门向卢沟桥水厂调水，5.5万吨/日由北小河向酒仙桥水厂调水，2台调水泵，6万吨/日调水闸：4.3调水泵站：49.5实现由清河向清河第二水厂调水，设计能力35万吨/日实现由小红门向槐房水厂调水，设计能力30万吨/日调水管线设计能力：135实现由槐房向小红门厂调水，设计能力60万吨/日单位：万吨/日实现由酒仙桥流域向高安屯水厂调水，设计能力10万吨/日“坝河流域”“清河流域”“凉水河流域”“通惠河流域”加强流域之间、厂厂之间、厂网之间的水量调度，尽最大能力处理来水，减少溢流，改善四大流域水环境质量。项目序号流域间调水调水能力1坝河流域→通惠河流域2万吨/天10二、未来水厂建设方案项目清河流域坝河流域通惠河流域凉水河流域成本和水量成本清河二厂<清河40<清河15成本酒仙桥<北小河<高安屯成本高碑店厂<定福庄厂成本小红门<吴家村<槐房厂水量清河二厂>清河40>清河15水量酒仙桥>高安屯>北小河水量高碑店厂>定福庄厂水量小红门>槐房厂>吴家村厂负荷清河二厂87清河40万吨88，清河15万吨75负荷酒仙桥100，北小河83，高安屯80负荷高碑店85，定福庄90负荷小红门86，吴家村95槐房厂70（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——流域内水量的精准调度，实现经济运行利用水量成本模型，实现水量精准调配，分析不同水厂成本，优先满足低成本水厂满负荷运行，其余水量由高成本水厂处理，实现成本节约的目的。高安屯再生水厂水厂规模，10万立方米/日清河再生水厂水厂规模，55万立方米/日水厂规模，60万立方米/日卢沟桥再生水厂水厂规模，10万立方米/日槐房再生水厂图例现况再生水厂升级改造再生水厂新建再生水厂污泥处理中心高清河第二再生水厂低水厂规模，50万立方米/日高高高碑店再生水厂水厂规模，100万立方米/日低定福庄再生水厂水厂规模，30万立方米/日水厂规模，60万立方米/日高小红门再生水厂中吴家村再生水厂水厂规模，8万立方米/日低低北小河再生水厂中水厂规模，10万立方米/日酒仙桥再生水厂水厂规模，20万立方米/日低二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂高安屯再生水厂11《城镇污水处理厂污染物排放标准》

GB/T18918-2002《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/

890-2012）1.74单位（mg/L）提标前后水质对比CODBODSS色度氨氮TNTP提标前602020308201提标后3065151.5150.3实际值15低于检测限低于检测限5.40.510.90.2出水水质标准的提高(全国最高标准）二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——多种控制策略，实现出水水质精准达标70

60

50

40

30

20

10

0控制策略编制11座再生水厂《运行手册》和《低水量运行方案》；实施“一厂一策”的控制策略，优化运营控制；建立高水平的技术团队，攻克技术难题；水质检测中心检测、第三方检测、进出水在线实时监测；手机APP系统实时监控运营质量。0%5%10%15%20%25%概率浓度(mg/L)高碑店总进水化学需氧量概率对数正态分布0%5%10%30%25%20%概率浓度(mg/L)高碑店总进水总氮概率正态分布分布范围80%C80%上C15%80%下《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB/T18918-12二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——北京市四大流域水质彻底改善，实现“清水绿岸，鱼翔浅底”的美好水环境。实施厂网一体流域化管理、流域和水厂水量精准调度、经济运行、污水全处理，出水水质精准达标、为河湖提供高品质出水，清河、坝河、通惠河和凉水河水质全部达到地表准四类水体标准，其中清河、凉水河部分河道水质达到地表Ⅲ类水质标准。二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂实施厂网一体流13二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个主要资源化利用方向一条主流处理工艺路线热水解+厌氧消化+板框脱水高碑店/小红门/槐房/高安屯/清河二以土地利用为主小红门热水解启动清河第二污泥处理中心814吨/日高安屯污泥处理中心1836吨/日高碑店污泥处理中心1358吨/日小红门污泥处理中心900吨/日槐房污泥处理中心1220吨/日污泥处理中心林地利用园林利用（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥处理“151”模式，实现污泥资源化之路二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个主要资源化利用方向一14二、未来水厂建设方案01000200030004000VFA（mg/L)热水解前后消化进泥VFA热水解前热水解后成分（mg/L）乙醇乙酸丙酸异丁酸正丁酸异戊酸正戊酸原泥602611331061055130热水解后的泥105273910816311296264306热水解后进消化污泥VFA由200增加至2000以上10%5%0%15%消化进泥含固率热水解前后消化进泥含固率变化热水解前 热水解后热水解后污泥粘度降低，进消化池含固率由3-4增加至8-12热水解，可以大幅增加污泥中VFA含量，乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸增加10倍以上（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——热水解前后污泥泥质变化热水解前后VFA构成的变化二、未来水厂建设方案01000200030004000VFA15二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥品质显著提升，满足“四化”需求污

泥减量化：污泥减量约70无害化：卫生学指标全部达标稳定化：有机物降解率提高50以上资源化：污泥中有机物约50

转化为再生能源沼气，污泥中N、P、有机质回归土地沼

气产量：沼气产率提升80-100硫化氢：相比传统厌氧消化工艺降低70卫生学指标粪大肠菌群菌值（g）蛔虫卵死亡率（%）细菌总数（MPN/kg干污泥）相关标准GB24188GB/T

23486、

GB/T

24600、

CJ/T

362GB/T

23486、

GB/T

24600、

CJ/T

362GB24188、GB/T

24600标准限值>0.01>95<108高碑店板框泥饼含量>11.1未检出6×107板框泥饼的卫生学指标有机物降解率沼气产率m3/tDS)热水解前后产气率变化50040030020010001月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月11月12月热水解前 热水解后泥量（吨）污泥减量化500040003000200010000处理泥量 板框泥饼二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂污泥沼气硫16二、未来水厂建设方案水厂近期远期发电量（万kwh）电能自给率（

）发电量（万kwh）电能自给率（

）高碑店435827490728小红门216621230620槐房198815283717高安屯1792503699104清河二58012231726合计10885221606628集团合计10885151606620热水解锅炉产蒸汽9178

kw沼气总产量3362

m3/h20917kwCHP热电联产1729

m3/h10757

kw锅炉系统1603

m3/h9973

kw烟气余热利用

1937

kw缸套水2475

kw热损失2041+795

kw4000-4600

KW供暖10492

KW发电 水厂4304

kw沼气提纯按照集团未来水厂建设规划，2021年6月，在五座污泥处理中心建设完成沼气发电机组，总装机容量20.8兆瓦，预计全年发电量1亿Kwh，占集团总电耗15，当高安屯厂污泥处理量达到1600吨时，可实现水厂电能全自给。（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——利用热电联产技术，实现沼气综合利用沼气综合利用方案，“沼气资源全利用”二、未来水厂建设方案近期远期发电量电能自给率发电量电能自给率17二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个污泥资源化利用方向一条主流处理工艺热水解+厌氧消化+板框脱水高碑店/小红门/槐房/高安屯/清河二破碎后形成初级产品含水率低于60%热水解+厌氧消化污泥产品污泥处理中心5种深加工产品根据不同利用方式，确定5种不同类型的配方肥及生产工艺N种利用途径（林地利用为主）1种主要利用方式：林地利用多种拓展利用方向：矿山修复、园林绿化、沙荒地改良等污泥产品利用中转+深加工（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥处置采用“5+N”

模式，实现污泥产品资源化北京市中心城区污泥处理处置采用“151”+“5+N”的模式，实现污泥的全处理、全资源化利用。“5+N”的模式，根据不同的污泥利用方式，生产5种类型的配方肥，用于林地利用、园林绿化、矿山修复、沙荒地改良等N种资源化利用途径。二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个污泥资源化利用方向18二、未来水厂建设方案容器苗木种植苗圃种植林间套种林间施用圆明园、翠湖湿地公园园林绿化冬奥生态长廊矿山修复示范（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥产品资源化利用施肥项目二、未来水厂建设方案容器苗木种植苗圃种植林间套种林间施用圆明19二、未来水厂建设方案清河厂光伏项目2019年，小红门、清河、酒仙桥厂光伏项目装机容量分别为6.6、

7.65、5.05兆瓦，全年发电量可分别占全厂用电量比例为7.02

、

7.98

、

9.82

，实现绿色低碳的理念。550万Kwh723万Kwh7.02838万Kwh7.989.8202004006008001000024681012（一）全要素资源化再生水厂3、热能资源化——建设光伏发电项目，实现绿色低碳理念清河、小红门、酒仙桥光伏发电情况小红门年发电量清河 酒仙桥预计年发电量占全厂总电量比二、未来水厂建设方案清河厂光伏项目2019年，小红门、清河、20二、未来水厂建设方案对比燃气锅炉折算节省电量955万Kwh对比电锅炉节省电量5411万Kwh（一）全要素资源化再生水厂3、热能资源化——建设水源热泵系统，践行绿色生产截至2019年，北排集团中心城区11座再生水厂全部使用热泵系统，共计25个热泵机房，总装机容量36958kW。水源热泵系统较燃气锅炉系统，供暖季节约运行费用36

。二、未来水厂建设方案对比燃气锅炉折算节省电量955万K21二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂人工经验调控智慧精准决策智慧运营生产调度系统精确控制系统专家分析系统集团级生产调度系统生产调度、大数据分析、专题分析、EAM、污泥运输流域级生产调度系统流域内厂网河一体化综合调度精确曝气系统节能降耗精确加药系统药剂精准投加仿真模拟系统水厂实时在线模拟仿真及调控专家诊断系统专家智能决策厂网一体二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂人工经验调控智22二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂1、生产调度系统——集团生产调度系统功能实现数据分析在线监控效运行日报防汛保障专题分析运营调度生产计划厂绩视频监控运行调度分析

网成本管控联计划管理

控阈值报警污泥运输设备管理系统集团生产调度系统包括生产运营调度系统、防汛保障系统、污泥调度系统、设备管理系统（EAM），实现厂网一体化调度、运营调度、大数据分析、成本控制、绩效考核、计划管理、运行报告分析等功能。实现集团生产运营的智慧化管理。二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂功能实现23二、未来水厂建设方案大数据的分析应用（二）全流程智慧化再生水厂1、生产调度系统——坝河流域厂网河一体化调度平台系统性的智慧调控构建坝河流域“厂网一体化运营调度系统”，通过互联网、大数据、云计算，建立管网、水厂、河道模型，实现厂网河一体化调度、管网无淤积、进水水质可控、初雨最大化收集处理、出水稳定达标、坝河水环境质量持续改善的目标，实现厂网河一体化智慧调度。二、未来水厂建设方案大数据的分析应用（二）全流程智慧化再生水24二、未来水厂建设方案定福庄厂高碑店厂在13m3/s处理量的前提下，

191#井液位达到2.85米，通知调水，启动14-15m3/s抽升191#井液位达2.95米时，在定福庄厂溢流的前提下，停止调水，各自溢流191#井液位至2.75米时，逐级减量，直至调水闸关闭高碑店向定福庄调水停止调水高碑店定福庄城区降雨，液位徒增流域内两水厂均无溢流（二）全流程智慧化再生水厂1、生产调度系统——通惠河流域调度平台通惠河流域调度平台包括调度系统、工单系统和调控系统，实现生产调度、生产计划、生产预算、维保工单、工艺单元控制、工艺优化等管理功能，实现通惠河流域全流程智慧化调度。二、未来水厂建设方案定福庄厂高碑店厂在13m3/s处理量的前25二、未来水厂建设方案实施前实施后实施前实施后实施后实施前精确曝气控制原理图（二）全流程智慧化再生水厂2、精确控制系统——实施精确曝气系统，实现节能降耗高安屯厂实施精确曝气系统前后溶解氧和鼓风机压力曲线变化趋势槐房厂实施精确曝气系统前后溶解氧和鼓风机压力曲线变化趋势实施前 实施后精确曝气系统实施后，溶解氧和鼓风机压力曲线由剧烈波动变为实时可控的平稳曲线，减少了电能消耗，保障鼓风机的稳定，实现了末端溶解氧的精确控制、出水水质的稳定达标。目前，北排集团11座再生水厂建设精确曝气系统，2019年水厂生产运行电单耗同比下降4.5

，鼓风机电单耗同比下降10，实现再生水厂的节能降耗。二、未来水厂建设方案实施前实施后实施前实施后实施后实施前精确26二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂2、精确控制系统——建设精确碳源投加系统，实现碳源零投加全流程动态总氮调控策略实施精确碳源药剂投加。根据进水水量、水质，实现分时分质分段投加，实现由粗放式向精细化管控的转变，2019年，集团再生水厂考核指标：出水TN10-15mg/L区间覆盖率70以上，碳源投加量降低26，酒仙桥厂和定福庄厂实现碳源零投加，极大的降低药剂成本。二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂实施精确碳源药27二、未来水厂建设方案10%（二）全流程智慧化再生水厂2、精确控制系统——实施精确化学除磷药剂投加系统，降低运行成本利用数学模型，实施精确化学除磷，提高出水水质达标保障度。2019年，集团绩效考核指标：出水TP0.1-3mg/0.L区间覆盖率60以上，2019年，集团11座再生水厂除磷药剂投配率降低10。12.2511.0110.51111.512.5122018年2019年化学除磷药剂投配率50清河40出水TP（mg/L）实施前 实施后4050607080A厂

B厂

C厂

D厂

E厂

F厂

G厂

H厂

I厂

J厂

K厂出水TP区间覆盖率（0.1-0.3mg/L）小红门厂出水TP（mg/L）实施前

实施后二、未来水厂建设方案10%（二）全流程智慧化再生水厂利用数学28二、未来水厂建设方案（三）全方位生态化再生水厂传统污水处理厂生态再生水厂环境友好生态和谐环境友好环保教育人工湿地温榆河、南苑森林、高碑店水谷绿化景观提升噪声控制低噪科普教育环保教育宣传公众开放生态和谐花园式水厂臭气达标空气清新对外开放二、未来水厂建设方案（三）全方位生态化再生水厂传统污水处理厂29二、未来水厂建设方案温榆河湿地公园

南苑森林湿地公园 广渠路生态公园北排集团根据不同流域范围、不同水系建立22座高品质再生水提升泵站，实现不同水系的河道补水，2019年再生水生产量12亿立方米，补水量占北京总河道长度55

，2022年实现补水量占北京河道总长度70

的目标。配合完成温榆河湿地公园、南苑湿地公园、广渠路生态公园供水工作，提升北京市河道水环境质量，提升公众的幸福感和获得感。（三）全方位生态化再生水厂1、实现河湖补水，建设人工湿地，提升水环境质量二、未来水厂建设方案温榆河湿地公园南苑森30二、未来水厂建设方案环保教育借助水厂进行环保教育，提高人们对环境的了解和认知，激发人们关心环境、爱护环境的意识，动员全社会成员共同努力来保护环境。对重点构筑物实施景观改造，实现水厂与城市景观融合发展，实现“蓝绿交织、水城共融”的景观。厂城融合开放互动通过视频监控、设立标准步道、安全标识等方式加强厂内安全管理，逐步实现再生水厂对外开放。（三）全方位生态化再生水厂2、厂内景观提升，实现生态和谐绿化景观践行“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念，秉承立体绿化思维，水、草、林、湿地、花园相融合，以“有土见绿，三季有花、四季常青”为标准打造成花园式水厂。二、未来水厂建设方案环保教育对重点构筑物实施景观改造，实现水31二、未来水厂建设方案目前部分水厂由于建设较早，建设标准低，无法满足社会及公众对环境的需求，为满足新排放标准的要求，根据未来水厂建设方案，北排集团对各水厂进行除臭和降噪升级改造，实现水厂空气清新，满足环境友好的需求。3、臭气和噪声控制，实现环境友好臭气达标排放噪声控制二、未来水厂建设方案目前部分水厂由于建设较早，建设标准低，无32未来水厂的愿景三未来水厂的愿景三33三、未来水厂的愿景资源循环厂城融合环保教育污泥资源化生态智慧清河第二再生水厂污水处理协同处置节能降耗技术引领1、多功能一体化标杆水厂——清河二厂清河二厂打造成为集城市功能（污水处理、园林废弃物、厨余垃圾协同）、绿色低碳、资源循环利用、工业景观、环保教育、休闲运动等多功能为一体、多要素互动、深度厂城融合、环境优美，生态和谐、智慧控制的未来再生水厂。清河二厂1资源化2智慧化3生态化

污泥资源化

生产调度

精确控制

专家分析生态和谐环境友好环保教育再生水利用率100

供应温榆河湿地公园高品质再生水

水资源化极限除磷示范项目

园林废弃物、厨余垃圾协同处理，提升污泥产气率

沼气发电量2300万Kwh，电能自给率25

50公顷湿地公园制冷/供暖供应

热能资源化

高级厌氧消化系统废热回收利用

流域级厂网一体调度系统设备全生命周期管理、污泥智能化处理+运输精确曝气系统单耗下降10碳源药剂投加量下降20

，除磷药剂投加量下降10

自控智能化改造形成水区主要工艺单元的智慧化控制模式结合温榆河湿地公园，提升水厂景观质量推进实施气体达标排放，实施低噪改造建设环保科普教育基地，宣传环保教育三、未来水厂的愿景资源循环厂城融合环保教育污泥资源化生态智慧34智慧流域管线充满度管线流量管网闸门控制策略管网在线模型河道模型河道流量河道液位河道水质水厂运行策略河道补水、防洪策略管线水质水厂智慧分析进水数据关键运行数据出水数据2、厂网一体化智慧调度标杆水厂——酒仙桥厂建立智慧流域调度系统，利用在线模型分析，智能输出控制策略，通过控制管网参数、河道闸堰，制定水厂运营策略，确定河道补水量，实现厂网河一体化调度、管网无淤积、进水水质可控、初雨最大化收集处理、出水稳定达标、坝河水环境质量持续改善的目标。三、未来水厂的愿景酒仙桥厂1 资源化2 智慧化3 生态化水资源化污泥资源化热能资源化生产调度精确控制

专家分析生态和谐环境友好再生水利用率100

提高温榆河河道补水，提升温榆河河道水环境质量污泥由高安屯污泥主力中心集中处理光伏发电量550万Kwh/年，自给率10

热泵制冷/供暖坝河流域厂网河一体调度系统

设备全生命周期管理氧化沟效能提升项目，单耗下降5

碳源零投加，除磷药剂投加量下降15

自控智能化改造

专家诊断系统建设实施厂区绿化景观提升，打造花园式水厂推进实施气体达标排放，实施低噪改造智慧流域管线充满度管线流量管网闸门控制策略管网在353、能源全自给标杆水厂——高安屯厂高安屯厂污泥处理中心的处理能力为1836吨/天，是全球最大的热水解处理中心。安全、稳定、优质、高效的运行好高安屯厂污泥处理中心，通过高效的热电联产系统，实现沼气全利用，所产生电能为全厂供电，余电上网。高安屯厂处理泥量1600吨/天，每日沼气产量10万立方米，每日发电量10万Kwh，可实现全国第一座电能全自给的再生水厂。热电联产泥区供电预处理供电水区供电办公供电余电外供三、未来水厂的愿景热水解锅炉产蒸汽5000

kw沼气总产量96000m3/dCHP热电联产52800m3/h锅炉系统21000

m3/d发电100000kwh/d烟气余热利用

2500Kwh缸套水3000kw热损失2500+1000

kw供暖3000-4000

KW水厂沼气提纯8000m3/d3、能源全自给标杆水厂——高安屯厂热电联产泥区供电预处理供36精准除砂精准排沙精准脱氮精准曝气精准除磷精准泥龄泵站无人值守仿真系统精准系列调度系统大 中 控 监 视 系 统在线仪表

N基地

重点设备工单系

统智慧配水机电效能智慧药剂物流重点设备变频人工操作、现场调控①专家诊断系统③指令(调控因素)④最优方案⑤②抓取实测数据大屏显示抓取数据大屏显示②模拟出水值⑥4、全工艺单元精确控制标杆水厂——高碑店厂通过硬件和软件升级改造，实现高碑店厂全流程智慧化控制，运用物联网、云计算、大数据等新一代信息技术，打造生产、运营、调度、维护和巡视等全流程高度信息互通、反应快捷、管理有序、高效节能的全国最大的智慧化再生水厂。三、未来水厂的愿景高碑店厂1 资源化2 智慧化3 生态化

水资源化

污泥资源化

热能资源化

生产调度

精确控制

专家分析生态和谐环境友好再生水利用率100

广渠路生态公园供水，热电厂供水污泥深加工产品1200吨/天高级厌氧消化系统余热综合利用

热泵制冷/供暖

通惠河流域调度系统

设备全生命周期管理（EAM）

精确曝气系统，鼓风机单耗降低10精确碳源、精确除磷、精确泥龄、精确排泥、精

确除砂系统

自控智能化改造专家诊断系统、仿真模拟系统实施厂区绿化和景观改造，打造花园式水厂推进实施气体达标排放，实施低噪改造

年发电量4300万Kwh，电能自给率27精准除砂精准排沙精准脱氮精准曝气精准除磷精准37厂

区

美

化

及科

技

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长廊

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展示交流

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科技示范降低生产电耗数字化指挥平台生产运行数字模型节能降耗初

沉

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泥

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提高沼气利用效率发

电

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锅炉

燃料沼

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度

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制

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分析预警

）

三、未来水厂的愿景5、全流程节能降耗科技示范水厂——小红门厂应用领先的污水处理技术,

借助在线监控、精确控制、数学模型、智慧化调度系统，持续保证运营质量、能耗、药耗、成本的最优状态；利用沼气回收利用、光伏发电、水源热泵等技术将污水中的能源充分回收利用，打造小红门厂全流程节能降耗科技示范厂。小红门厂1 资源化

2 智慧化3 生态化

水资源化污泥资源化

热能资源化

生产调度

精确控制

专家分析生态和谐环境友好再生水利用率100

河道补给、农灌、工业用水

污泥深加工产品900吨/天

热泵制冷/供暖、高级厌氧消化系统余热综合利用

光伏年发电量720万Kwh，电能自给率7凉水河流域厂网一体调度系统

设备全生命周期管理，污泥智享运输系统精确曝气系统电能节约10

精确碳源、精确除磷、精确排泥系统

自控智能化改造

基于过程控制的智慧水厂实施厂区绿化和景观改造，打造花园式水厂推进实施气体达标改造，实施低噪改造

年发电量2100万Kwh，电能自给率21

厂区美化及科技示范长廊（通过全38三、未来水厂的愿景6、生态环保教育基地标杆水厂——槐房厂打造技术创新、绿色低碳、生态智慧、厂城融合、环境优美、功能齐全的地下再生水厂，为环保教育提供宣传展示平台，提高公众的环保意识。大型地下MBR系统专业运行技术实践中心先进技术示范展示平台全方位水生态文明建设展示窗口青少年教育基地槐房厂1 资源化2 智慧化3 生态化

污泥资源化

热能资源化

精确控制专家分析生态和谐

环境友好再生水利用率100

水资源化

南苑森林湿地公园供水，槐房地下水补给项目示范

污泥深加工产品1000吨/天热泵制冷/供暖

高级厌氧消化系统余热综合利用凉水河流域厂网一体调度系统

生产调度

设备全生命周期管理，污泥智享运输系统精确曝气系统电能节约10

精确碳源、精确除磷、精确排泥系统专家诊断系统实施厂区绿化和景观改造，打造花园式水厂

年发电量2000万Kwh，电能自给率15

推进实施气体达标排放，实施低噪改造

结合排水展览馆，升级环保教育基地三、未来水厂的愿景6、生态环保教育基地标杆水厂——槐房厂大型39未来水厂的建设与实践培训讲座课件40目录CONTENTS一二三04构建北排未来水厂未来水厂建设方案未来水厂的愿景目录一04构建北排未来水厂41构建北排未来水厂一构建北排未来水厂一42一、构建北排未来水厂（一）污水处理厂的发展趋势04030201未来污水厂行动蓝图美国全国清洁协会（NACWA）、水环境与回用基金会（WERF）、水环境联盟（WEF）水总体规划新加坡公共事业局（PUB）2003200820132016“NEWs”框架荷兰应用水研究基金会（STOWA）2014052015-2040规划英国泰晤士水务水智慧城市国际水协（IWA）美国未来水厂（UoTF）行动蓝图苏伊士水厂未来发展方向世界对于水资源的需求不断增加，水资源短缺问题日益突显。污水处理正在从由能源消耗型向资源全回收利用转变，由传统污水处理厂向生态再生水厂转变，由人工经验调控为主向智慧精准控制转变，由单纯污染物削减向水源工厂、能源工厂和资源工厂转变。一、构建北排未来水厂（一）污水处理厂的发展趋势040302043（二）北排未来水厂基于国内外行业发展现状，结合北排现有的产业水平和长期的研发创新积淀，构建北排未来水厂，探索全面管理水资源路径，将自然环境融入城市水系统，实现水环境安全，水资源安全，水生态安全。围绕全要素资源化、全流程智慧化、全方位生态化三个方面，打造“技术领先、厂网一体、智慧运营、绿色低碳、能源自给、资源回收、生态和谐、厂城融合”国际一流的未来水厂。一、构建北排未来水厂技术领先智慧运营资源回收生态和谐厂城融合能源自给绿色低碳厂网一体未来水厂（二）北排未来水厂基于国内外行业发展现状，结合北排现有的产44未来水厂建设方案二未来水厂建设方案二45二、未来水厂建设方案北排未来水厂总体目标“363”工程面向未来，北排集团全面推进未来水厂建设，实施“363”工程。“3”指“3个方向”，即全要素资源化再生水厂、全流程智慧化再生水厂、全方位生态化再生水厂；“6”指“6类特色水厂”，打造多功能一体、厂网一体化智慧调度、能量自给、全工艺单元精确控制、节能降耗科技示范、生态环保教育的6类特色水厂；“3”指“3年时间”，即利用2020年-2022年分步实施。未来水厂013个T方ext

向6类T特ext3年时间全要素资源化再生水厂全流程智慧化再生水厂全方位生态化再生水厂多功能一体色 厂网一体化智慧调度能量自给全工艺单元精确控制生态环保教育节能降耗科技示范2020-2022年二、未来水厂建设方案北排未来水厂总体目标“363”工程面向未46二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂能源消耗资源全回收利用资源回收水资源化污泥资源化热能资源化高品质再生水12亿m3景观、工业、河道补给55%河道长度N种利用方向40万吨/年沼气利用1亿m3

/年热源利用节电950万Kwh/年光伏发电2100万Kwh

/年能源自给二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂能源消耗资源全47二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——厂网一体流域化管理，提升北京市河湖水环境质量根据流域化水环境治理的需要，2017年3月，成立四个流域公司，实现“厂网一体化”

的运营管理，提升北京市水环境质量。23411132645中水西送吴家村、卢沟桥清河、清河二、北小河酒仙桥、高安屯高碑店、定福庄小红门、方庄、槐房123456以“优先需求、优化运营、优质服务”原则，以流域化为基础，建立污水系统“四大流域”治理体系，形成再生水供水保障“六大区域”，开展供水保障工作。清河流域2坝河流域3通惠河流域4凉水河流域1供求分析工业污水生活污水厂内处理污水管网系统污水处理厂厂内管网系统再生水厂再生水管网系统工业利用农业利用景观利用生活杂用其它水质监测与控制供需分析模拟决策需求分析联动机制源头控制尾端控制过程控制过程控制50万吨/日二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂234111348项目序号流域间调水调水能力1坝河流域→通惠河流域2万吨/天2通惠河流域→凉水河流域5万吨/天3凉水河流域→通惠河流域5万吨/天项目序号流域内调水调水能力1坝河流域北小河→酒仙桥2万吨/天2酒仙桥→高安屯10万吨/天3通惠河流域定福庄→高碑店8万吨/天4高碑店→定福庄30万吨/天二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——流域间和流域内水量的精准调度，实现水量均衡实现吴家村及卢沟桥水厂间调水，0.5万吨/日由定福庄向高碑店厂调水，8万吨/日实现小红门及高碑店水厂间调水，2万吨/日实现酒仙桥及高碑店水厂间调水2万吨/日实现酒仙桥及高碑店水厂间调水，1万吨/日由小红门向卢沟桥水厂调水，5.5万吨/日由北小河向酒仙桥水厂调水，2台调水泵，6万吨/日调水闸：4.3调水泵站：49.5实现由清河向清河第二水厂调水，设计能力35万吨/日实现由小红门向槐房水厂调水，设计能力30万吨/日调水管线设计能力：135实现由槐房向小红门厂调水，设计能力60万吨/日单位：万吨/日实现由酒仙桥流域向高安屯水厂调水，设计能力10万吨/日“坝河流域”“清河流域”“凉水河流域”“通惠河流域”加强流域之间、厂厂之间、厂网之间的水量调度，尽最大能力处理来水，减少溢流，改善四大流域水环境质量。项目序号流域间调水调水能力1坝河流域→通惠河流域2万吨/天49二、未来水厂建设方案项目清河流域坝河流域通惠河流域凉水河流域成本和水量成本清河二厂<清河40<清河15成本酒仙桥<北小河<高安屯成本高碑店厂<定福庄厂成本小红门<吴家村<槐房厂水量清河二厂>清河40>清河15水量酒仙桥>高安屯>北小河水量高碑店厂>定福庄厂水量小红门>槐房厂>吴家村厂负荷清河二厂87清河40万吨88，清河15万吨75负荷酒仙桥100，北小河83，高安屯80负荷高碑店85，定福庄90负荷小红门86，吴家村95槐房厂70（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——流域内水量的精准调度，实现经济运行利用水量成本模型，实现水量精准调配，分析不同水厂成本，优先满足低成本水厂满负荷运行，其余水量由高成本水厂处理，实现成本节约的目的。高安屯再生水厂水厂规模，10万立方米/日清河再生水厂水厂规模，55万立方米/日水厂规模，60万立方米/日卢沟桥再生水厂水厂规模，10万立方米/日槐房再生水厂图例现况再生水厂升级改造再生水厂新建再生水厂污泥处理中心高清河第二再生水厂低水厂规模，50万立方米/日高高高碑店再生水厂水厂规模，100万立方米/日低定福庄再生水厂水厂规模，30万立方米/日水厂规模，60万立方米/日高小红门再生水厂中吴家村再生水厂水厂规模，8万立方米/日低低北小河再生水厂中水厂规模，10万立方米/日酒仙桥再生水厂水厂规模，20万立方米/日低二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂高安屯再生水厂50《城镇污水处理厂污染物排放标准》

GB/T18918-2002《城镇污水处理厂水污染物排放标准》（DB11/

890-2012）1.74单位（mg/L）提标前后水质对比CODBODSS色度氨氮TNTP提标前602020308201提标后3065151.5150.3实际值15低于检测限低于检测限5.40.510.90.2出水水质标准的提高(全国最高标准）二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——多种控制策略，实现出水水质精准达标70

60

50

40

30

20

10

0控制策略编制11座再生水厂《运行手册》和《低水量运行方案》；实施“一厂一策”的控制策略，优化运营控制；建立高水平的技术团队，攻克技术难题；水质检测中心检测、第三方检测、进出水在线实时监测；手机APP系统实时监控运营质量。0%5%10%15%20%25%概率浓度(mg/L)高碑店总进水化学需氧量概率对数正态分布0%5%10%30%25%20%概率浓度(mg/L)高碑店总进水总氮概率正态分布分布范围80%C80%上C15%80%下《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB/T18918-51二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂1、水资源化——北京市四大流域水质彻底改善，实现“清水绿岸，鱼翔浅底”的美好水环境。实施厂网一体流域化管理、流域和水厂水量精准调度、经济运行、污水全处理，出水水质精准达标、为河湖提供高品质出水，清河、坝河、通惠河和凉水河水质全部达到地表准四类水体标准，其中清河、凉水河部分河道水质达到地表Ⅲ类水质标准。二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂实施厂网一体流52二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个主要资源化利用方向一条主流处理工艺路线热水解+厌氧消化+板框脱水高碑店/小红门/槐房/高安屯/清河二以土地利用为主小红门热水解启动清河第二污泥处理中心814吨/日高安屯污泥处理中心1836吨/日高碑店污泥处理中心1358吨/日小红门污泥处理中心900吨/日槐房污泥处理中心1220吨/日污泥处理中心林地利用园林利用（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥处理“151”模式，实现污泥资源化之路二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个主要资源化利用方向一53二、未来水厂建设方案01000200030004000VFA（mg/L)热水解前后消化进泥VFA热水解前热水解后成分（mg/L）乙醇乙酸丙酸异丁酸正丁酸异戊酸正戊酸原泥602611331061055130热水解后的泥105273910816311296264306热水解后进消化污泥VFA由200增加至2000以上10%5%0%15%消化进泥含固率热水解前后消化进泥含固率变化热水解前 热水解后热水解后污泥粘度降低，进消化池含固率由3-4增加至8-12热水解，可以大幅增加污泥中VFA含量，乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸增加10倍以上（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——热水解前后污泥泥质变化热水解前后VFA构成的变化二、未来水厂建设方案01000200030004000VFA54二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥品质显著提升，满足“四化”需求污

泥减量化：污泥减量约70无害化：卫生学指标全部达标稳定化：有机物降解率提高50以上资源化：污泥中有机物约50

转化为再生能源沼气，污泥中N、P、有机质回归土地沼

气产量：沼气产率提升80-100硫化氢：相比传统厌氧消化工艺降低70卫生学指标粪大肠菌群菌值（g）蛔虫卵死亡率（%）细菌总数（MPN/kg干污泥）相关标准GB24188GB/T

23486、

GB/T

24600、

CJ/T

362GB/T

23486、

GB/T

24600、

CJ/T

362GB24188、GB/T

24600标准限值>0.01>95<108高碑店板框泥饼含量>11.1未检出6×107板框泥饼的卫生学指标有机物降解率沼气产率m3/tDS)热水解前后产气率变化50040030020010001月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月11月12月热水解前 热水解后泥量（吨）污泥减量化500040003000200010000处理泥量 板框泥饼二、未来水厂建设方案（一）全要素资源化再生水厂污泥沼气硫55二、未来水厂建设方案水厂近期远期发电量（万kwh）电能自给率（

）发电量（万kwh）电能自给率（

）高碑店435827490728小红门216621230620槐房198815283717高安屯1792503699104清河二58012231726合计10885221606628集团合计10885151606620热水解锅炉产蒸汽9178

kw沼气总产量3362

m3/h20917kwCHP热电联产1729

m3/h10757

kw锅炉系统1603

m3/h9973

kw烟气余热利用

1937

kw缸套水2475

kw热损失2041+795

kw4000-4600

KW供暖10492

KW发电 水厂4304

kw沼气提纯按照集团未来水厂建设规划，2021年6月，在五座污泥处理中心建设完成沼气发电机组，总装机容量20.8兆瓦，预计全年发电量1亿Kwh，占集团总电耗15，当高安屯厂污泥处理量达到1600吨时，可实现水厂电能全自给。（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——利用热电联产技术，实现沼气综合利用沼气综合利用方案，“沼气资源全利用”二、未来水厂建设方案近期远期发电量电能自给率发电量电能自给率56二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个污泥资源化利用方向一条主流处理工艺热水解+厌氧消化+板框脱水高碑店/小红门/槐房/高安屯/清河二破碎后形成初级产品含水率低于60%热水解+厌氧消化污泥产品污泥处理中心5种深加工产品根据不同利用方式，确定5种不同类型的配方肥及生产工艺N种利用途径（林地利用为主）1种主要利用方式：林地利用多种拓展利用方向：矿山修复、园林绿化、沙荒地改良等污泥产品利用中转+深加工（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥处置采用“5+N”

模式，实现污泥产品资源化北京市中心城区污泥处理处置采用“151”+“5+N”的模式，实现污泥的全处理、全资源化利用。“5+N”的模式，根据不同的污泥利用方式，生产5种类型的配方肥，用于林地利用、园林绿化、矿山修复、沙荒地改良等N种资源化利用途径。二、未来水厂建设方案五个污泥处理中心一个污泥资源化利用方向57二、未来水厂建设方案容器苗木种植苗圃种植林间套种林间施用圆明园、翠湖湿地公园园林绿化冬奥生态长廊矿山修复示范（一）全要素资源化再生水厂2、污泥资源化——污泥产品资源化利用施肥项目二、未来水厂建设方案容器苗木种植苗圃种植林间套种林间施用圆明58二、未来水厂建设方案清河厂光伏项目2019年，小红门、清河、酒仙桥厂光伏项目装机容量分别为6.6、

7.65、5.05兆瓦，全年发电量可分别占全厂用电量比例为7.02

、

7.98

、

9.82

，实现绿色低碳的理念。550万Kwh723万Kwh7.02838万Kwh7.989.8202004006008001000024681012（一）全要素资源化再生水厂3、热能资源化——建设光伏发电项目，实现绿色低碳理念清河、小红门、酒仙桥光伏发电情况小红门年发电量清河 酒仙桥预计年发电量占全厂总电量比二、未来水厂建设方案清河厂光伏项目2019年，小红门、清河、59二、未来水厂建设方案对比燃气锅炉折算节省电量955万Kwh对比电锅炉节省电量5411万Kwh（一）全要素资源化再生水厂3、热能资源化——建设水源热泵系统，践行绿色生产截至2019年，北排集团中心城区11座再生水厂全部使用热泵系统，共计25个热泵机房，总装机容量36958kW。水源热泵系统较燃气锅炉系统，供暖季节约运行费用36

。二、未来水厂建设方案对比燃气锅炉折算节省电量955万K60二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂人工经验调控智慧精准决策智慧运营生产调度系统精确控制系统专家分析系统集团级生产调度系统生产调度、大数据分析、专题分析、EAM、污泥运输流域级生产调度系统流域内厂网河一体化综合调度精确曝气系统节能降耗精确加药系统药剂精准投加仿真模拟系统水厂实时在线模拟仿真及调控专家诊断系统专家智能决策厂网一体二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂人工经验调控智61二、未来水厂建设方案（二）全流程智慧化再生水厂1、生产调度系统——集团生产调度系统功能实现数据分析在线监控效运行日报防汛保障专题分析运营调度生产计划厂绩视频监控运行调度分析

网成本管控联计划管理

控阈值报警污泥运输设备管理系统集团生产调度系统包括生产运营调度系统、防汛保障系统、污泥调度系统、设备管理系统（EAM），实现厂网一体化调度、运营调度、大数据分析、成本控制、绩效考核、计划管理、运行报