新加坡如何創(chuàng)造污水處理廠—垃圾處理廠的共生系統(tǒng)？

 新加坡的水務機構PUB和國家環(huán)境局NEA合作推出一項頗具環(huán)境創(chuàng)造力的環(huán)保工程規(guī)劃，使再生水廠(Tuas Water Reclamation Plant –TWRP)和垃圾處理廠(Integrated Waste Management Facility -IWMF)協(xié)同合作，實現(xiàn)水-能源-廢棄物的循環(huán)。IWMF和TWRP將在各自的固體廢棄物處理和污水處理過程中最大限度地實現(xiàn)能源和資源回收。

這次同地協(xié)作是IWMF和TWRP首次從項目的規(guī)劃開始就進行合作的案例，這將使NEA和PUB能夠最大程度收獲水-能源-廢棄物循環(huán)系統(tǒng)所帶來的收益。

IWMF和TWRP的協(xié)同處理

物料處理協(xié)同效應：

IWMF的廚余垃圾運送到TWRP，與剩余污泥進行協(xié)同消化;

TWRP脫水后的污泥運輸?shù)絀WMF進行處理與發(fā)電;

沙礫從TWRP運送到IWMF去處理。

水協(xié)同效應

TWRP處理后的水提供給IWMF進行使用;

IWMF使用后的污水再由TWRP進行處理。

能量協(xié)同效應

將IWMF產(chǎn)生的電能傳輸給TWRP使用;

將產(chǎn)生的沼氣從TWRP傳輸給IWMF可以生產(chǎn)更高效率的熱能;

蒸汽從IWMF傳輸?shù)絋WRP用于污泥的熱水解和油脂的處理。

其他協(xié)同效應

TWRP產(chǎn)生的惡臭氣體運送到IWMF進行燃燒。

水-能源-廢棄物循環(huán)系統(tǒng)的收益

水-能源-廢棄物循環(huán)系統(tǒng)的關鍵收益包括：①生成綠色能源，并傳輸給電網(wǎng);②最大化協(xié)同效同時保證操作的彈性;③廢棄物處理與污水處理土地最優(yōu)化利用;④實現(xiàn)TWRP和IWMF運營成本的下降。

除了TWRP和IWMF之間水-能源-廢棄物循環(huán)的協(xié)同效應以外，TWRP和IWMF還有著各自的功能。生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的廢水通過管道運送到TWRP進行處理，處理后再生的水返回到生產(chǎn)和生活中進行使用，還有一部分水進行排放。生產(chǎn)和生活產(chǎn)生的廢棄物中廚余垃圾被運輸?shù)絀WMF廚余垃圾處理設施中處理，家庭可回收廢棄物被運輸?shù)絀WMF廢棄物回收設施中進行回收處理，IWMF將回收后的物料和產(chǎn)生的電能重新投入生產(chǎn)和生活的使用中。

TWRP——再生水廠

TWRP的背景

TWRP是新加坡深層隧道污水收集系統(tǒng)(Deep Tunnel Sewerage System—DTSS)第二階段的組成部分，是污水處理系統(tǒng)的核心部分，將于2025年建成。

DTSS是新加坡PUB目前最引以為豪的項目之一，這條地下管廊也被稱作“污水高速公路”。污水從現(xiàn)有的管網(wǎng)中深入隧道，在重力的作用下流向TWRP進行處理，處理后的水再生為NEWater水和工業(yè)級水進行利用。

TWRP的初步布局

TWRP的初步布局如圖所示，主要部分包括泵站模塊，液體處理模塊(生活污水處理設施(初期和遠期)，工業(yè)廢水處理設施(初期和遠期))，NEWater儲存模塊，污泥模塊等。

TWRP污水處理優(yōu)勢

不同于一般的污水處理廠，TWRP內(nèi)處理生活污水和工業(yè)廢水的處理設施是分開的，并且運輸管道也是相互獨立的。生活污水處理后生成NEWater水，工業(yè)廢水處理后用于工業(yè)生產(chǎn)。

TWRP初期處理能力為176 MGD(800,000 m3 /d)，生活污水處理設施模塊處理能力為143 MGD(650,000 m3/d)，工業(yè)廢水處理設施模塊處理能力為33 MGD(150,000 m3 /d)。

先進的再生水廠TWRP運行穩(wěn)定可靠，節(jié)能高效，節(jié)省空間，需要更少的人力來運營和維護。

MBR接RO生成NEWater再生水相互獨立的生活污水和工業(yè)廢水處理設施

NEWater再生水最大化雨季側流處理

IWMF——垃圾處理廠

新加坡可持續(xù)發(fā)展藍圖的目標之一是成為廢棄物零排放的國家，目標是到2030年達到70%總體回收率。IWMF是NEA為達到新加坡未來廢棄物處理目標長期規(guī)劃中的重要組成部分。

IWMF的設計目標如下

能量回收最大化：通過采用先進的鍋爐設計實現(xiàn);

最大化資源回收：通過先進的材料分選系統(tǒng)和煙氣中金屬的回收實現(xiàn);

最小化環(huán)境影響：通過高效的濕式煙氣處理系統(tǒng)實現(xiàn)，確保清潔空氣排放和最少的殘渣處置;

最大化系統(tǒng)彈性：通過采用模塊化設計來實現(xiàn)靈活性;

土地利用優(yōu)化：通過創(chuàng)新利用空間，工廠設計和設備布局實現(xiàn);

通過與TWRP協(xié)作取得最大優(yōu)化協(xié)同效應：通過整合IWMF-TWRP流程獲得水-能源-廢棄物循環(huán)收益。

IWMF的初步布局

IWMF的初步布局及其各種處理設施如圖所示，包括物料回收設施，廢棄物-能源設施，廚余垃圾處理設施，污泥焚燒設施等。IWMF與TWRP共同位于Tuas View，占地68公頃。

IWMF的主要廢棄物處理流

IWMF的創(chuàng)新之處

能量回收最大化

IWMF將通過以下方式實現(xiàn)28%的整體能源回收率：

優(yōu)化燃燒過程和鍋爐設計;

提高蒸汽運行參數(shù)，從370˚ C /35bar增加到440˚ C /50-60 bar;

外部沼氣過熱器提高蒸汽運行參數(shù)，從440˚ C /50-60 bar增加到480˚ C /50-60 bar;

濕式冷卻塔可提高整體設備的熱效率。

環(huán)境影響最小化

IWMF設計有先進的濕煙氣處理(FGT)系統(tǒng)，洗滌塔(高度≈30米)，酸性氣體在濕式洗滌器中被中和，飛灰在上游被捕獲，以確保最清潔的空氣排放。跟歐盟工業(yè)排放指令EU Directive 2010/75/EC 的指標要求對照來看，空氣污染物排放優(yōu)勢非常明顯。

未來驗證

IWMF的設計旨在促進推進設施未來更新，同時保持設施的運行。采用模塊化的設計為增強操作和維護的靈活性，提升整體系統(tǒng)的彈性。這將使IWMF能夠超越典型垃圾處理廠30年壽命的設計，主要的設計特點如下，

在更新過程中容易拆卸和去除設備;

為大型設備(例如起重機)留有充足工作空間;

必要時可以拆除屋頂和側板。

這使得IWMF可以在適當?shù)臅r候融入新技術和進行設備升級改造，還可以使IWMF能夠持續(xù)與TWRP協(xié)作，獲得共同收益。

原標題:新加坡如何創(chuàng)造污水處理廠—垃圾處理廠的共生系統(tǒng)？