李漢龍

今年7月初，廣東省環(huán)保集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“廣東環(huán)保集團(tuán)”）首個(gè)“尾水發(fā)電項(xiàng)目”在汕頭市澄海污水處理廠（以下簡(jiǎn)稱“澄海污水廠”）正式投產(chǎn)。該項(xiàng)目是華南地區(qū)首個(gè)污水處理廠尾水發(fā)電項(xiàng)目，是廣東環(huán)保集團(tuán)推進(jìn)資源循環(huán)利用取得的重大技術(shù)突破，開辟了污水處理廠尾水循環(huán)利用的新路徑，為廣東水資源循環(huán)利用提供了參考樣板。

尾水發(fā)電，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展

污水處理廠尾水是指經(jīng)過(guò)城市污水處理廠技術(shù)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)、可重新循環(huán)利用的非飲用水，也稱作“再生水”，它是國(guó)際公認(rèn)的“城市第二水源”。當(dāng)前，城市污水處理廠的尾水資源化利用主要用于農(nóng)業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水、城市雜用水、景觀娛樂用水及補(bǔ)充水源用水等。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口不斷增長(zhǎng)，污水處理廠建設(shè)力度也在逐步加強(qiáng)，尾水排放量日益增大。在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)背景下，城市污水處理廠的尾水利用亟需向綠色低碳化轉(zhuǎn)型。

“減污、降碳是推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵，掌握尾水發(fā)電的核心技術(shù)對(duì)我們集團(tuán)推進(jìn)綠色環(huán)保主業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有非常重要的意義?！鄙穷^市澄海污水處理廠尾水發(fā)電項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、廣東環(huán)保集團(tuán)謝佳煒人才創(chuàng)新工作室領(lǐng)銜人謝佳煒向筆者介紹，一直以來(lái)廣東環(huán)保集團(tuán)堅(jiān)持走綠色發(fā)展道路，在全力參與練江流域綜合整治、農(nóng)村環(huán)境綜合治理等重大民生環(huán)境治理工程的同時(shí)，也不斷加大研發(fā)創(chuàng)新工作力度，積極探索綠色低碳、資源循環(huán)利用的先進(jìn)技術(shù)。

據(jù)謝佳煒介紹，污水處理廠尾水發(fā)電和傳統(tǒng)水力發(fā)電的原理是相同的，兩者都是利用水位落差產(chǎn)生的水流推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，將水的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。兩者不同之處在于傳統(tǒng)水力發(fā)電是利用大壩聚攏的天然水流，而尾水發(fā)電是利用污水處理廠出水排放高低落差進(jìn)行發(fā)電。尾水發(fā)電是一種綠色清潔能源，項(xiàng)目具有不用修筑攔水大壩、尾水排放具備自然勢(shì)能、尾水不含雜質(zhì)、不會(huì)對(duì)水輪機(jī)造成影響、出水流量基本穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。

“尾水發(fā)電項(xiàng)目建成投產(chǎn)后既不消耗燃料資源，又不釋放污染物、廢料，也不產(chǎn)生溫室氣體。”謝佳煒表示，推進(jìn)污水處理廠的尾水資源化利用，對(duì)企業(yè)的節(jié)能減排、減污降碳、降低生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展等方面都發(fā)揮著積極作用，而且具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)了解，澄海污水廠設(shè)計(jì)處理污水總規(guī)模為19萬(wàn)噸/天，現(xiàn)已建成一、二期，設(shè)計(jì)規(guī)模為12萬(wàn)噸/天，目前已接近滿負(fù)荷生產(chǎn)，排放的尾水均通過(guò)尾水發(fā)電設(shè)施進(jìn)行發(fā)電。根據(jù)澄海污水廠尾水發(fā)電的試運(yùn)行記錄，在三期項(xiàng)目暫未并入的情況下，項(xiàng)目發(fā)電約為22千瓦，日發(fā)電量約528度，預(yù)計(jì)年發(fā)電量可達(dá)19萬(wàn)度，可望實(shí)現(xiàn)年效益12.4萬(wàn)元。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，狠抓關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)水力發(fā)電主要利用自然水體和潮汐發(fā)電，利用污水處理廠尾水發(fā)電的企業(yè)只有寥寥數(shù)家，低于5米的超低水頭發(fā)電案例更是完全空白。2009年8月，國(guó)內(nèi)首個(gè)利用污水處理廠尾水發(fā)電的項(xiàng)目在重慶市雞冠石污水處理廠投入試運(yùn)行。

“水頭為15.5米的重慶市雞冠石污水處理廠尾水發(fā)電項(xiàng)目案例，與我省大多數(shù)污水處理廠水頭在5米以下的實(shí)際情況差異較大。”謝佳煒告訴筆者，廣東環(huán)保集團(tuán)啟動(dòng)研究超低水頭污水處理廠尾水發(fā)電時(shí)面臨著不少技術(shù)難題。盡管技術(shù)難度很大，但是超低水頭發(fā)電更切合廣東省的實(shí)際需求，研發(fā)成功后推廣使用的價(jià)值更大。

污水處理廠尾水發(fā)電項(xiàng)目之前在廣東省尚未有先例，廣東環(huán)保集團(tuán)聚集創(chuàng)新資源，強(qiáng)化與環(huán)保行業(yè)企業(yè)的深度合作，搭建高水平技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，與國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)廣東正誠(chéng)電氣科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“正誠(chéng)公司”）圍繞關(guān)鍵技術(shù)，集中力量、協(xié)同攻關(guān)。

雙方在對(duì)廣東環(huán)保集團(tuán)汕潮區(qū)域中心全部污水處理廠的尾水排放情況摸底調(diào)查基礎(chǔ)上，邀請(qǐng)了省內(nèi)外水利水電專家進(jìn)行項(xiàng)目論證，并遠(yuǎn)赴廣西、江西、四川等地進(jìn)行技術(shù)交流，確定了適合廣東環(huán)保集團(tuán)污水處理廠的尾水發(fā)電模式。通過(guò)初步設(shè)計(jì)、前期試驗(yàn)，雙方解決了低水頭發(fā)電、尾水水力模型等技術(shù)難點(diǎn)，并遴選在澄海污水廠開工建設(shè)首個(gè)項(xiàng)目。

“尾水發(fā)電跟污水處理廠原有的生產(chǎn)技術(shù)差異大，這對(duì)我們技術(shù)創(chuàng)新、項(xiàng)目攻關(guān)提出了更高的要求?！敝x佳煒說(shuō)，他們團(tuán)隊(duì)和正誠(chéng)公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)，突破了傳統(tǒng)水力發(fā)電水位落差高、工程投資大的瓶頸，創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)3.5米超低水頭發(fā)電，并設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)速技術(shù)，可根據(jù)水量的變化自動(dòng)調(diào)整頻率、功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守發(fā)電。

2022年11月9日上午，投資約145萬(wàn)元的尾水發(fā)電項(xiàng)目正式在澄海污水廠開工建設(shè)。為了破解項(xiàng)目的難點(diǎn)、堵點(diǎn)問(wèn)題，確保項(xiàng)目順利推進(jìn)，廣東環(huán)保集團(tuán)謝佳煒人才創(chuàng)新工作室成員和正誠(chéng)公司專業(yè)人員組成技術(shù)攻關(guān)小組，倒排工期計(jì)劃，建立重點(diǎn)任務(wù)、重要節(jié)點(diǎn)清單，明確分工、責(zé)任到人，逐個(gè)克服設(shè)備兼容性差、設(shè)計(jì)誤差、專業(yè)跨度大等系列困難，保障項(xiàng)目按時(shí)保質(zhì)推進(jìn)。

“為了保證項(xiàng)目的順利推進(jìn)，我們技術(shù)攻關(guān)小組主動(dòng)與發(fā)電設(shè)備供應(yīng)企業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)接，結(jié)合澄海污水廠的實(shí)際，持續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，加快推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新?！敝x佳煒表示，在設(shè)備實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，他們成功將原設(shè)計(jì)4.5米水頭設(shè)備優(yōu)化為適用于3.5米水頭，有效降低了項(xiàng)目投入成本，同時(shí)擴(kuò)大了技術(shù)的應(yīng)用范圍。

深化研究，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展

“7月3日上午，集團(tuán)黨委副書記和汕頭市科學(xué)技術(shù)局負(fù)責(zé)同志在澄海污水廠宣布首個(gè)尾水發(fā)電項(xiàng)目正式投產(chǎn)，標(biāo)志著我們近一年的科研攻關(guān)和試點(diǎn)建設(shè)終于成功了！”謝佳煒高興地向筆者說(shuō)到，項(xiàng)目投產(chǎn)初期的主要目的是驗(yàn)證低水頭發(fā)電的可行性和穩(wěn)定性。待項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行后，將繼續(xù)深入開展水輪機(jī)葉輪優(yōu)化、發(fā)電設(shè)施氣密性提升等創(chuàng)新科研工作，不斷完善設(shè)備技術(shù)。

隨著澄海污水廠三期7萬(wàn)噸處理污水量能力的增加，該廠的尾水發(fā)電項(xiàng)目將進(jìn)一步提高發(fā)電效能。預(yù)計(jì)發(fā)電出力能夠提升至50千瓦，年發(fā)電量提升至42.5萬(wàn)度，每年可以相應(yīng)地減少423.7噸二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)年效益27.6萬(wàn)元。根據(jù)廣東環(huán)保集團(tuán)保守估計(jì)，大概5至6年便可收回尾水發(fā)電項(xiàng)目的全部投資成本。

“目前，我們正在研發(fā)2.0和3.0的升級(jí)版尾水發(fā)電設(shè)備，下一步還打算往小型化、一體化、智慧化方向發(fā)展。屆時(shí)，研發(fā)出的新設(shè)備有望應(yīng)用于我省大部分的污水處理廠，也可應(yīng)用于農(nóng)村地區(qū)的低水頭河流，真正為廣東的高質(zhì)量發(fā)展提供更多綠色、可靠的能源?！闭\(chéng)公司總經(jīng)理陳益栓對(duì)市場(chǎng)前景信心滿滿。

“水是生命之源，是人類生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)力點(diǎn)。尾水發(fā)電項(xiàng)目的順利投產(chǎn)是我們集團(tuán)推進(jìn)資源循環(huán)科學(xué)有效利用、邁出綠色低碳發(fā)展的重要一步。”謝佳煒表示，利用污水處理廠的尾水發(fā)電屬發(fā)展可再生能源，既治理了生態(tài)環(huán)境，更節(jié)約了能源，環(huán)保、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益突出。

接下來(lái)，廣東環(huán)保集團(tuán)將更加自覺地肩負(fù)起綠美廣東生態(tài)建設(shè)主力軍重任，補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)揚(yáng)優(yōu)勢(shì)，著力發(fā)展“大環(huán)境”主業(yè)，統(tǒng)籌“全生態(tài)”治理，深化“全產(chǎn)業(yè)鏈”布局，高水平打造綠色環(huán)保和制造業(yè)兩大現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，努力建設(shè)全國(guó)一流的綠色發(fā)展標(biāo)桿企業(yè)，為打造人與自然和諧共生的現(xiàn)代化廣東樣板貢獻(xiàn)智慧和力量。