在中(zhōng)國(guó)水務(wù)人的眼中(zhōng),高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂无疑是一个具(jù)有(yǒu)深遠(yuǎn)历史意义、技(jì )术先进且贡献卓越的存在。
近期,高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)处置工(gōng)艺作(zuò)為(wèi)首批被命名(míng)的中(zhōng)國(guó)自主创新(xīn)的四大组合工(gōng)艺之一,再度吸引业界目光,也再次揭开了这座老厂独有(yǒu)的历史印痕与荣光。
近日,全國(guó)工(gōng)程勘察设计大师/北京市市政工(gōng)程设计研究总院有(yǒu)限公(gōng)司原总经理(lǐ)张韵接受了中(zhōng)國(guó)水网独家专访,回顾高碑店(diàn)厂的往昔与变迁,也讲述了这一地标式污水厂污泥工(gōng)艺的探索和迭代之路。
来源:中(zhōng)國(guó)水网
作(zuò)者:赵利伟
在中(zhōng)國(guó)水務(wù)人的眼中(zhōng),高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂无疑是一个具(jù)有(yǒu)深遠(yuǎn)历史意义、技(jì )术先进且贡献卓越的存在。
这座令人瞩目的污水处理(lǐ)厂,从选址建设到今天,已经走过了风雨兼程的六十多(duō)个春秋。他(tā)忠实的见证了中(zhōng)國(guó)市政污水处理(lǐ)的发展历程,展示了我國(guó)排水事业改革与发展的辉煌成果,是我國(guó)污水处理(lǐ)行业的一面旗帜。
近日,首批命名(míng)的中(zhōng)國(guó)自主创新(xīn)的污水处理(lǐ)组合工(gōng)艺发布会在E20环境平台举办(bàn)。发布会上,首次发布了國(guó)内第一批被命名(míng)的四大组合工(gōng)艺:纪庄子污水处理(lǐ)工(gōng)艺、白龙港污水处理(lǐ)工(gōng)艺、高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)处置工(gōng)艺、唐家沱污泥处理(lǐ)工(gōng)艺(点击查看:重磅揭晓!首批命名(míng)的中(zhōng)國(guó)自主创新(xīn)的四条污水处理(lǐ)组合工(gōng)艺发布)。高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)处置工(gōng)艺作(zuò)為(wèi)首批被命名(míng)的中(zhōng)國(guó)自主创新(xīn)的组合工(gōng)艺之一,再度吸引业界目光,也再次揭开了这座老厂独有(yǒu)的历史印痕与荣光。
在一線(xiàn)耕耘近四十年,全國(guó)工(gōng)程勘察设计大师/北京市市政工(gōng)程设计研究总院有(yǒu)限公(gōng)司(下称“北京市政总院”)原总经理(lǐ)张韵见证了首都污水污泥处理(lǐ)事业起步发展的重要过程,同样也為(wèi)建成这座当时全國(guó)最大的污水处理(lǐ)厂——北京高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂做出了重要贡献,近期张韵大师接受了中(zhōng)國(guó)水网独家专访,回顾高碑店(diàn)厂的往昔与变迁,也讲述了这一地标式污水厂污泥工(gōng)艺的探索和迭代之路。
张韵
故事要从20世纪五六十年代说起。
1956年5月,為(wèi)了寻觅污水出路,北京市政府选定北京东郊高碑店(diàn)村南的一块高地作(zuò)為(wèi)污水处理(lǐ)厂的厂址。自此,驰名(míng)中(zhōng)外的高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂也就因此而得名(míng)。
1960年,以北京市政总院原总工(gōng)程师、50年代归國(guó)专家、我國(guó)给排水业界知名(míng)學(xué)科(kē)带头人之一李遠(yuǎn)义為(wèi)代表的首批治污设计者们在荒地上搭起的平房里,从零开始在这个厂址上设计建成了一座日处理(lǐ)二十余万吨污水的简易污水处理(lǐ)厂。
60年代简易污水处理(lǐ)厂
1961年高碑店(diàn)简易污水处理(lǐ)厂投入运转
那时的技(jì )术比较简易,仅仅依靠简单的沉淀和过滤,处理(lǐ)后的水被引入灌渠用(yòng)于农田灌溉,产(chǎn)生的污泥被当地农民(mín)视為(wèi)宝贵的资源。1961年,高碑店(diàn)污水厂的污泥首次被用(yòng)于土地施肥,这一创举开启了污泥农用(yòng)的黄金时代。
60年代简易污水处理(lǐ)厂污泥干化场
然而,好景不長(cháng),随着工(gōng)业的发展、污水处理(lǐ)量的增加,污泥成分(fēn)也越来越复杂,污泥农用(yòng)逐渐暴露出安(ān)全隐患,这一去路逐渐式微。
70年代高碑店(diàn)试验厂厂前區(qū)
这座实验厂的污泥部分(fēn),建有(yǒu)中(zhōng)高温消化池,并有(yǒu)池外加热和沼气搅拌设备,有(yǒu)折带式真空过滤脱水机和卧式离心脱水机,可(kě)进行各种污泥脱水试验,还有(yǒu)沼气柜、液氧储罐等附属设备,為(wèi)沼气发電(diàn)综合利用(yòng)、其他(tā)各种生化处理(lǐ)工(gōng)艺、臭氧处理(lǐ)等试验创造了条件。这座实验厂成為(wèi)后来北京市城市污水处理(lǐ)的科(kē)研基地,开始承担起探索污水处理(lǐ)、污泥处理(lǐ)处置工(gōng)艺的重任。
试验厂消化池及新(xīn)鲜污泥池
到了80年代,高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂流域范围内已分(fēn)布有(yǒu)上千家工(gōng)厂,工(gōng)业污水排放量多(duō)、污染浓度大,当时试验厂处理(lǐ)的污水中(zhōng)40%左右是工(gōng)业废水。
為(wèi)了满足城市水环境的改善和治理(lǐ)需求,北京市政总院原副工(gōng)程师常憬带领设计团队,接棒主持设计高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一期工(gōng)程。他(tā)们开展了大量的水质(zhì)分(fēn)析和实验,采集水样,检测各项指标,不断尝试和调整,积累了大量的实验数据。
李遠(yuǎn)义(右)与常憬(左)早年合影
据此,80年代初,设计团队完成了高碑店(diàn)一期的可(kě)行性研究报告和初步设计:1983年研究团队报批了计划任務(wù)书;1984年完成高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一期工(gōng)程(50万立方米/日)初步设计。
此后由于资金问题项目延期。这一阶段,设计科(kē)研人员并未放弃,他(tā)们本着精(jīng)益求精(jīng)的精(jīng)神,与國(guó)内外科(kē)研、运转、管理(lǐ)等技(jì )术人员,对污水、污泥处理(lǐ)工(gōng)艺、总图、水力坡降、池型和设备选型等进行了全面深入的优化,在初步设计稿基础上节省占地约百余亩,节约了大量的投资和能(néng)耗。这之后逐步完成了全部的设计文(wén)件,使原有(yǒu)设计更加完善、合理(lǐ)科(kē)學(xué)。
常憬讲解设计方案
与此同时,团队在设计过程中(zhōng)也面临着多(duō)重困难:当时100万吨级的污水处理(lǐ)厂,國(guó)内从没有(yǒu)过;项目需要的二级处理(lǐ)、生化处理(lǐ),國(guó)内也没做过;此外,由于当时使用(yòng)的是日本协力基金贷款,团队需要进行國(guó)际上的投标和谈判,没有(yǒu)人有(yǒu)相关经验。
随着80年代优秀毕业生的加入,设计团队中(zhōng)加入了更年轻的力量。在科(kē)研设计的过程中(zhōng),他(tā)们意识到仅仅依靠國(guó)内的经验和技(jì )术是不够的,开始积极寻求國(guó)际合作(zuò),与英國(guó)麦克唐纳等國(guó)外公(gōng)司交流學(xué)习,吸收借鉴先进的污水处理(lǐ)理(lǐ)念和技(jì )术,最终选用(yòng)了先进的污水、污泥处理(lǐ)工(gōng)艺,使其达到无害化,而处理(lǐ)产(chǎn)生的沼气、废热又(yòu)可(kě)作(zuò)為(wèi)清洁能(néng)源再利用(yòng)。
时任北京市政总院三所高碑店(diàn)设计室工(gōng)程师李艺(左四)与英國(guó)麦克唐纳咨询小(xiǎo)组专家交流
最终污水处理(lǐ)采用(yòng)前置厌氧段的推流式活性污泥工(gōng)艺,改善活性污泥沉淀性能(néng),保证二沉池能(néng)获得更好的固液分(fēn)离效果,并适当延長(cháng)曝气时间,达到氨氮的完全消化,处理(lǐ)后的出水排入通惠河;污泥处理(lǐ)选用(yòng)污泥浓缩、两级中(zhōng)温消化,污泥达到减量、稳定和无害化后,经机械脱水的泥饼可(kě)作(zuò)為(wèi)有(yǒu)机肥原料或卫生填埋。发電(diàn)机组的废热回用(yòng)于消化池的加热,消化中(zhōng)产(chǎn)生的沼气可(kě)用(yòng)于发電(diàn)。
1986年毕业的张韵就是这时候被调入高碑店(diàn)设计室,开始从事厂區(qū)管网道路总图和进水总干管等设计工(gōng)作(zuò)。追忆这段往事,张韵特别提到,刚毕业不久就进入这样重要的项目设计工(gōng)作(zuò)中(zhōng),她始终都心怀敬畏。老一辈专家和领导们的精(jīng)神不断影响和感染着她。张韵回忆,有(yǒu)一次,她带着自己设计的图纸去找李遠(yuǎn)义老总签字,因為(wèi)李老当时年事已高,而且有(yǒu)很(hěn)多(duō)工(gōng)作(zuò)需要他(tā)指导,本以為(wèi)这个签字要等好久才能(néng)下来。没想到对方很(hěn)快就给了回复,还把她叫到办(bàn)公(gōng)室,感慨地说:“我一辈子的心愿就要在你们的手里实现了!”说这话时,李老满眼都是欣慰和对年轻一辈的关爱。
这一幕也让张韵深刻感受到老一辈专家对污水处理(lǐ)事业的深厚情怀。不仅如此,在高碑店(diàn)设计室,团队中(zhōng)的前辈们从不满足于仅通过阅读手册和學(xué)习资料,而是强调必须亲临现场,每当遇到难题,只要找到他(tā)们,无论是谁,都会以极其耐心和诚恳的态度详尽讲解。张韵说,这种谦逊与務(wù)实的精(jīng)神也激励着年轻一代的设计者们,成為(wèi)他(tā)们人生中(zhōng)的宝贵财富。
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂大量施工(gōng)、建设的前期技(jì )术准备工(gōng)作(zuò),為(wèi)处理(lǐ)厂的开工(gōng)建设,奠定了扎实的基础。1989年12月,项目获得北京市政府正式立项。
时间来到90年代,随着城市化进程的加快和环保法规的日益严格,污泥处理(lǐ)行业迎来了转折点。1993年,《城市污水处理(lǐ)厂污水污泥排放标准》的发布,推动了污泥处理(lǐ)技(jì )术的创新(xīn),脱水处理(lǐ)成為(wèi)基本要求,污泥含水率需低于80%。此后,土地利用(yòng)、填埋、焚烧和建材利用(yòng)等多(duō)种处理(lǐ)方式相继出现,污泥处理(lǐ)行业进入快速发展期。
1990年12月5日,我國(guó)第一座特大型的污水处理(lǐ)厂(一期50万立方米/日)终于正式开工(gōng)兴建了。1993年12月24日,采用(yòng)活性污泥法工(gōng)艺的“高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一期工(gōng)程” 通水典礼在通惠河畔高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂的广场上举行,它标志(zhì)着当时我國(guó)规模最大的城市污水处理(lǐ)厂的胜利建成。
1993年高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一期工(gōng)程通水典礼
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一期通水大会(左:常憬;中(zhōng):杭世珺;右:时任北京排水集团总经理(lǐ)杨向平)
随着一期工(gōng)程的稳定运行,研究团队迅速投入到对经验的总结与反思中(zhōng)。二期工(gōng)程中(zhōng),杭世珺作(zuò)為(wèi)设计项目总负责人,带领着24位设计师团队从设计回访开始,深入一線(xiàn),与业主杨向平及其筹建团队并肩作(zuò)战,共同探讨如何在一期项目的基础上精(jīng)益求精(jīng),解决那些遗留的问题与挑战。
高碑店(diàn)的污泥处理(lǐ)部分(fēn),与污水处理(lǐ)部分(fēn)相对应,也分(fēn)為(wèi)两期建设。工(gōng)艺设计上,一期和二期略有(yǒu)不同,作(zuò)為(wèi)一期工(gōng)程中(zhōng)总图及进水总泵房设计的关键人物(wù),张韵自然而然接过重担,成為(wèi)了二期污泥处理(lǐ)區(qū)的项目负责人。
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)部分(fēn)采用(yòng)的是传统活性污泥法工(gōng)艺;污泥处理(lǐ)部分(fēn)采用(yòng)的是两级中(zhōng)温厌氧消化的处理(lǐ)工(gōng)艺,消化后的污泥,经带式压滤机脱水外运。污泥消化产(chǎn)生的沼气,主要用(yòng)于发電(diàn),来驱动鼓风机和进水泵。沼气发动机的热水,作(zuò)為(wèi)消化污泥加热的热源,实现热電(diàn)联供和资源的综合利用(yòng)。
一期的运行实践表明,这套工(gōng)艺虽高效,却也复杂,对操作(zuò)人员的技(jì )能(néng)要求极高。在二期设计中(zhōng),设计团队进行了大胆的创新(xīn)与改进。针对一期中(zhōng)沼气搅拌系统的高风险与操作(zuò)难度,设计团队决定采用(yòng)运行更為(wèi)安(ān)全便捷的机械搅拌方式,并实现了连续搅拌与连续排泥,大大简化了操作(zuò)流程,降低了运行风险。同时,沼气存储方式更改风险系数更高的球罐,取而代之的是更加稳定安(ān)全的水封气柜。
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂工(gōng)程完全自主设计,发挥各方优势,科(kē)研、设计、建设、运营各方紧密结合配合默契,从學(xué)习世界先进技(jì )术到结合中(zhōng)國(guó)國(guó)情深入调研,每一步都走得很(hěn)扎实。整个项目自主设计的过程,就像万里長(cháng)征一样,所有(yǒu)人都在条件艰苦的情况下,从一点一滴學(xué)起,凭借一腔热血和艰苦奋斗的精(jīng)神,终于苦尽甘来,研发出属于國(guó)人自己的百万吨级水厂。
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂二期工(gōng)程最终由北京市市政四建设工(gōng)程有(yǒu)限责任公(gōng)司施工(gōng),于1995年开工(gōng),1999年年底竣工(gōng)投产(chǎn),将北京市污水处理(lǐ)率提高到40%。至此,日处理(lǐ)污水100万吨的高碑店(diàn)厂,成為(wèi)当年工(gōng)艺先进、亚洲最大的污水处理(lǐ)厂。
1999年高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂二期工(gōng)程竣工(gōng)投产(chǎn)
高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂一二期全景
一期和二期污水处理(lǐ)厂的运转,最终迎来了设计者们预期的模样。污水经过层层处理(lǐ)变得清澈,污泥转化為(wèi)宝贵的能(néng)源,实现了资源化综合利用(yòng)。这些,都是当初设计者们的梦想,它们终究一一变成了现实。
“这是60多(duō)名(míng)设计师用(yòng)无数个日夜换来的辉煌成果,从最后的运行结果来看,高碑店(diàn)一期和二期项目的污水处理(lǐ)效果、污泥产(chǎn)生沼气以及沼气发電(diàn)利用(yòng)等设计目标,基本都达到了我们的预期。”张韵在采访中(zhōng)谈到,尤其第一阶段无疑是摸着石头过河,在没有(yǒu)先例可(kě)借鉴的情况下,靠的是老一辈设计研发工(gōng)程师们的勇于创新(xīn),而整个工(gōng)艺的研发设计和迭代可(kě)以说是上下几代人的传承,这是属于集體(tǐ)的荣誉,缺了谁都不行。
进入21世纪,高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂迎来了前所未有(yǒu)的挑战与机遇。
由于历史原因,90年代设计出水水质(zhì)执行《污水综合 排放标准(GB8978-1996)》的二级标准,实际出水能(néng)够满足原来设计的常规水质(zhì)要求,但是不能(néng)满足北京市后来发布实施的《水污染物(wù)排放标准》(DB11/ 307-2005)中(zhōng)的有(yǒu)关规定。
2008年,高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂全面升级改造后,出水水质(zhì)主要指标达到地表水环境质(zhì)量标准四类水體(tǐ)水质(zhì)要求。随着社会的进步与环保标准的提高,高碑店(diàn)再生水利用(yòng)工(gōng)程从2010年开始建设,并于2016年陆续投产(chǎn)运行。高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂也因此升级為(wèi)高碑店(diàn)再生水厂。
高碑店(diàn)再生水厂
高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)消化池设施
高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)热水解设施
高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)处置工(gōng)艺由北京市市政工(gōng)程设计研究总院设计,北京城市排水集团担任运营单位,标杆示范项目即北京市高碑店(diàn)再生水厂。该组合工(gōng)艺是污泥处理(lǐ)处置全链条整體(tǐ)解决方案,在总體(tǐ)方案设计、引进消化吸收國(guó)内外技(jì )术、 项目实施、项目运行、生物(wù)碳土应用(yòng)等多(duō)个方面集成创新(xīn);引进吸收热水解核心技(jì )术、标准化的设备,实现 90%的國(guó)产(chǎn)化装(zhuāng)备集成,对市政污泥处理(lǐ)行业技(jì )术进步起到了典范性引领作(zuò)用(yòng)。
如今的高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)系统,已经成為(wèi)了一个集系统性、全链条性、高效能(néng)于一體(tǐ)的典型处理(lǐ)工(gōng)艺。它不仅提升了处理(lǐ)能(néng)力,还降低了污泥处理(lǐ)过程中(zhōng)的环境风险。更重要的是,该组合工(gōng)艺符合资源化、低碳化趋势,还具(jù)有(yǒu)高度的可(kě)复制性和推广价值,為(wèi)其他(tā)地區(qū)的污泥处理(lǐ)提供了宝贵的经验。
2024年,高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)处置系统获得全新(xīn)命名(míng)。这个名(míng)字,不仅仅是一个简单的标签,它背后蕴含着对污泥处理(lǐ)全生命周期的系统性思考和不断优化的努力。回顾高碑店(diàn)污水处理(lǐ)厂的发展历程,我们可(kě)以看到一条清晰的技(jì )术进步轨迹。从最初的简单处理(lǐ)到现在的全生命周期系统处理(lǐ),每一步都凝聚着技(jì )术人员的心血和智慧。而这次命名(míng),不仅是对过去成果的肯定,更是对未来发展的期许。我们相信,在不久的将来,高碑店(diàn)污泥处理(lǐ)系统将会更加完善、更加高效地為(wèi)城市的可(kě)持续发展贡献力量。