法国苏伊士30家大型污水处理厂的统计分析:运营成本、能效和污泥处置

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在2018年7月的新加坡水周和9月的IWA世界水大会上，水务巨头苏伊士公司的技术代表为与会者准备了一份题为“苏伊士集团在法国市场运营的30家大型WWTP公司的标杆:加强欧宝”的报告。能效和污泥处理”分享了法国运营的污水处理厂的技术概况、数据统计和基准设置，特别是30家大型污水处理厂的数据。今天的IWA微信公众号将带您回到报告的亮点。

背景介绍

法国在35，000多个城市行政区有20，000多个水委员会，有21，000多个污水处理厂，处理能力为1亿人口当量，处理覆盖率约为80%。其中，3683台的处理能力超过2000台。苏伊士在法国运营着1600多家污水处理厂，其中30家规模最大(100000英镑)，占总处理能力、总能耗和总污泥产量的50%。作为回应，他们说，大型污水处理厂是提高运营成本的关键。

图1。法国污水处理关键数据综述

法国根据污水处理厂的规模将处理要求分为三类:

人口当量2000聚乙烯:总面积-碳去除(生化需氧量，化学需氧量，总悬浮固体)

人口当量2000聚乙烯:敏感区域-去除营养物(氮和磷)

人口当量2000聚乙烯:碳去除(生化需氧量，化学需氧量，总悬浮固体)

表1。2000年欧洲污水处理厂处理标准

尽管本报告仅分享了法国大型污水处理厂在过去20年中的基准情况以及从苏伊士运营中获得的各种经验和教训，但苏伊士的技术代表表示，尽管大型污水处理厂具有较高的处理能力和能耗份额，这是优化和升级的主要目标，但这并不意味着小型污水处理厂的运营绩效可以被忽略，因为这些污水处理厂对未来分散系统的管理非常重要。他们希望关键的技术和经济指标将为污水处理厂的进一步创新和发展提供新的视角。

大型污水处理厂的成本分析

统计数据显示，30个污水处理厂中约有一半在100，000-200，000 PE的范围内。除人工外，能耗、污泥处置和化学药剂是最大的成本构成，其中能耗最大，曝气占总能耗的40-60%。在这些污水处理厂产生的污泥中，45%用于堆肥，18%送往焚烧厂，33%用于土地利用。

表2。法国苏伊士经营的30家大型污水处理厂的规模分布

图3。法国污水处理厂运行成本分析

为了优化能耗，他们总结了三项措施:第一，通过控制MLSS浓度来有效管理F/M，第二，先进的曝气控制(SMART系统)，第三，配置新的浓缩单元和工艺升级。

技术概述

这30座污水处理厂的处理工艺和技术概况如下表所示:

表3。30家大型污水处理厂技术综述

结果表明，化学文摘仍然是最重要的处理工艺。在20世纪90年代的十年间，许多新建的污水处理厂采用了曝气生物滤池工艺，2005年后，膜生物反应器的性能开始提高。厌氧消化过程的覆盖率只有50%左右。热电联产产生的电力只能满足这些污水处理厂电力消耗的2%。作者认为，应该进一步推广热电联产和沼气处理设备。

假设成本和实际运营成本之间的差异

在设计阶段评估流入数据非常重要。法国污水处理厂的平均有机负荷率为50%，而苏伊士的全球有机负荷率为89%。就水力负荷而言，法国污水处理厂的负荷率(66%)远远高于苏伊士大型污水处理厂的负荷率(44%)。这表明在法国，水力负荷是一个更重要的设计变量，而有机负荷是运营成本的关键性能因素。对于法国污水处理厂有机负荷率低的现象，报告作者给出了四个主要原因:

与预期相比，人口分布的演变有所下降。

住宅/工业区与污水管网的连接时间间隔较长。

与经济活动相关的季节性变化(如旅游业)

工艺装置设计(预处理等)中的过度冗余。)

确认参考点

苏伊士从过去15-20年的运营中吸取了什么教训？在报告中，他们主要分享了能耗和污泥产量。

首先，他们谈到了能源消耗。苏伊士将其运营的法国污水处理厂的统计结果纳入以下有机负荷率和能耗的函数曲线(图4)，并设置了两个关键代表点a和b，前者代表投标单位使用的全负荷的理想能耗值，而b点是一般污水处理厂实际平均负荷下的能耗(50%)。

图4。法国苏伊士污水处理厂的能耗表现

未来新建污水处理厂的能耗评估应参考哪一点？苏伊士技术人员认为，b点是实际能耗，但目前污水处理厂的设计都是由a点计算的，这是假设运行成本和实际运行成本之间的差额的来源(OPEX)。

根据法国污水处理厂的运行经验，他们认为投标或设计单位在计算污水处理厂的总生命周期成本(WLCC)时，应综合考虑A点和B点的情况，以使污水处理厂低负荷运行的成本最小化。这样，他们还可以更好地选择合适的工艺技术，因为大多数新建的污水处理厂都是在非满负荷或低负荷条件下长时间运行的。这反过来可以降低投资成本。