贤集网1月11日讯：随着经济的发展，城市人口不断增长，污水处理厂建设力度也在逐步加强，尾水排放量日益增大。在实现碳达峰碳中和目标背景下，城市污水处理厂的尾水利用亟须向绿色低碳化转型。

污水处理厂尾水是指经过城市污水处理厂技术处理后达到一定的水质指标、可重新循环利用的非饮用水，也称作“再生水”，它是国际公认的“城市第二水源”。当前，城市污水处理厂的尾水资源化利用主要用于农业灌溉用水、工业用水、城市杂用水、景观娱乐用水及补充水源用水等。

01 华南地区首个尾水发电项目

7月3日，广东省环保集团有限公司（以下简称“广东环保集团”）首个尾水发电项目在汕头市澄海污水处理厂正式投产。

该项目是华南地区首个尾水发电项目，项目突破了传统水力发电水位落差高、工程投资大的瓶颈，创造性实现3.5米超低水头发电，并设计了自动调速技术，根据水量的变化自动调整频率、功率，实现无人值守发电，这在华南地区乃至全国都是首创。

尾水发电是利用污水处理厂出水排放落差进行发电的一种绿色清洁能源，项目既不需要消耗燃料资源，又不释放污染物、废料，也不产生温室气体破坏大气环境，还可以推进尾水资源化利用、保护生态环境，进一步节能减排、降碳减污，具有明显的社会效益和经济效益。

“降碳、减污是推进生态文明建设的关键，掌握尾水发电的核心技术对我们推进绿色环保主业转型升级具有非常重要的意义。”广东环保集团谢佳炜人才创新工作室领衔人谢佳炜说，“尾水发电跟污水处理厂原有的生产技术差异大，这对我们技术创新、项目攻关提出了更高的要求。”

为了破解项目的难点、堵点问题，确保项目顺利推进，以开展主题教育为契机，深入开展项目攻坚克难党小组活动，切实把主题教育学习成效转化为推动企业绿色低碳高质量发展的强大动力和生动实践。由谢佳炜人才创新工作室成员和正诚公司专业人员组成技术攻关小组，倒排工期计划，建立重点任务、重要节点清单，明确分工、责任到人，逐个克服设备兼容性差、设计误差、专业跨度大等系列困难，保障项目按时保质推进。通过主动与设备设计团队提前对接，结合澄海污水处理厂实际，持续优化设计方案，加快推进技术创新，在实现持续稳定运行的基础上，成功将原设计4.5米水头设备优化为适应于3.5米水头，有效降低了投入成本，进一步扩大了应用范围。

“目前，我们正在研发2.0、3.0升级版，下一步将往小型化、一体化、智慧化方向发展，产品可应用于大部分的污水处理厂，同时也可应用于农村地区的低水头河流，为广东高质量发展提供更多绿色、可靠的能源。”正诚公司总经理陈益栓对市场前景信心满满。

2009年8月，国内首个利用污水处理厂尾水发电的项目在重庆市鸡冠石污水处理厂试运行。但鸡冠石污水处理厂是利用了重庆地区的天然落差，水头为15.5米，与平原地区污水处理厂水头大多在5米以下的实际情况差异较大。

为此，广东环保集团启动了对超低水头污水处理厂尾水发电的研究。研究人员在对汕潮区域中心全部污水处理厂的尾水排放情况摸底调查基础上，邀请了省内外水利水电专家进行项目论证，并远赴广西、江西、四川等地进行技术交流，确定了适合广东污水处理厂的尾水发电模式，解决了低水头发电、尾水水力模型等技术难点。

2022年11月9日，澄海污水厂尾水发电项目正式开工建设，总投资约145万元。今年7月3日，该项目正式投产。

目前，澄海污水厂已建成一、二期，设计规模为12万吨/天。在三期项目暂未并入的情况下，项目发电约为22千瓦，日发电量约528度，预计年发电量可达19万度，可望实现年效益12.4万元。

未来，随着三期7万吨处理污水量能力的增加，尾水发电项目还将进一步提高发电效能。预计发电出力能够提升至50千瓦，年发电量提升至42.5万度，每年可以相应地减少423.7吨二氧化碳排放，实现年效益27.6万元。

根据广东环保集团保守估计，大概5-6年，尾水发电项目便可收回全部投资成本。

02 全国项目已有很多

污水处理厂尾水发电，对于不少读者来讲可能是一个新鲜事。事实上，中国的第一个污水处理厂尾水发电项目早在2009年就已在重庆鸡冠石污水处理厂试运行了，距离现在已有14年的历史。

据了解，鸡冠石污水处理厂隶属于重庆市排水有限公司，是建国以来重庆市第一大污水处理厂，设计处理规模80万m3/d，规模居西南第二、全国第五，服务人口近300万人。

由于重庆市天然的地理优势，鸡冠石污水处理厂的尾水在进入长江之前，有一段落差很大，排放高程常年在165-182m，排水最大落差约27m。

工程师们巧妙地利用这段落差，建成了国内首个尾水发电站，设计水头15.5m，设计的顶托最低尾水位为168m。

2022年扩容改造后，该厂额定装机容量为2500kw，年利用小时数可达5247h，年发电量为1312万kwh以上，可以解决该厂17%左右的用电负荷，每年可节约电费近500万元。

除了鸡冠石污水处理厂，与其一江之隔的重庆中法唐家沱污水处理公司也上马了尾水发电项目。该厂日处理能力为40万吨，装机规模为800千瓦，年均发电500多万千瓦时，可以解决厂内用电的8%，年节约电费300万元左右。

除了像鸡冠石、唐家沱这样的大型污水处理厂，中小污水处理厂一样可以利用尾水发电。2022年4月，三峡水务就与国家电投集团重庆电力有限公司达成战略合作，建成肖家河污水处理厂尾水发电站。

据了解，肖家河污水处理厂日处理量为8万立方米，尾水发电站年发电量约110万KW.h，约等于500户家庭年用电量，可减少二氧化碳排放约1100吨/年。

事实上，不光是重庆市，在湖北、湖南等地，近两年来都有污水处理厂实现了尾水发电。

在湖南长沙，2022年8月31日，雨花水质净化厂尾水发电项目顺利竣工验收完成并网发电。

据了解，雨花水质净化厂日处理水量6万吨，出水水位落差达到11米。雨花水质净化厂尾水发电项目装机容量为75KW，年发电量为53.9万Kwh。

在湖北武汉，有污水处理厂甚至通过“尾水+光伏+风能”等多种能源互补的方式，试图实现电能自给自足。

2022年6月6日，国内首个市内风光水多能互补尾水发电站一期示范项目在武汉成功发电。该项目由东湖高新集团、国网武汉供电公司和武汉大学协同研发建设，能够将污水处理厂尾水进行水力发电，再配置分布式光伏电站和风力发电，三种发电形式多能互补，共同实现电能自足。

据了解，东湖高新集团旗下的光谷环保阳逻污水处理厂利用尾水具有稳定的出力条件和尾水结构适合安装的优势，率先在国内推出尾水发电站模式。项目一期安装有18千瓦轴流式水轮发电机，利用排入长江的污水处理厂尾水落差进行水利发电。

除此之外，他们还在泄水池上方配置建设了分布式实验用光伏电站和分布式风力发电，能够在保证供电系统稳定性的同时合理利用风光水三种新型能源，充分实现了多能互补。

多种能源互补，最大的挑战在于如何将风、光、水等产生的电能集成一体、科学分配。为此，该项目建设了微电网控制管理系统，将通过数据采集系统，将各个设备的数据集成到一个模板，通过预设程序实现电能调配智能判断、自动调配。

据测算，该项目水轮机组年均利用小时数为8500小时，是光伏电站发电时间的8倍，一期电站整体每年可生产清洁电量150000千瓦时，实现替代标准煤76.2吨，减少二氧化碳排放261.9吨。

而以一个年耗电量500万度的污水处理厂为例，在场地面积条件满足的情况下，采用该技术，可以实现该污水处理厂运行电能完全自给自足。相当于每年节约标煤约1700吨，减少碳排放约4550吨，植树约21万棵。

03 尾水发电项目具有投资价值吗？

当前，随着污水处理负荷持续增长，污水处理厂能耗普遍上升，电力运行费用几乎已经占到了总成本的40%以上。

为此，也有不少污水处理厂做了很多节能降耗方面的尝试。比如已经在宜兴落地的污水处理概念厂，该厂通过污泥沼气发电，每天大约能产生18000度电，实现了部分的能源自给。

而在重庆、湖北、广东等地开展的污水处理厂尾水发电的尝试，也为污水处理厂节能降耗提供了有益的探索。

对于这些探索，不少读者可能会问，它的综合成本分析是否能够产生效益，具有投资价值吗？

这方面，广东澄海污水处理厂尾水发电项目给出的答案是：总投资约145万元，年效益27.6万元，5-6年便可收回全部投资。

重庆市鸡冠石污水处理厂的实践也显示，该厂尾水发电项目早在2009年就已建成，到现在已经运行了14年之久。因为效益良好，2022年还进行了扩容改造，扩容后可以解决该厂17%左右的用电负荷，年节约电费近500万元。

相信这些活生生的例子，应该可以打消不少人的顾虑。

过去，污水处理厂尾水发电项目主要应用于像重庆这样排水落差大的山地或丘陵地区，但广东创造性地实现了3.5米超低水头发电后，该技术有了进一步推广的可能。

同时，尾水发电不仅仅适用于鸡冠石这样的大型污水处理厂，对于重庆肖家河这样日处理量为8万吨的中小型水厂，也同样适用。

此外，广东澄海污水处理厂、重庆肖家河污水处理厂、长沙雨花水质净化厂、武汉阳逻污水处理厂的尾水发电项目都是2022年以后新建的，鸡冠石污水处理厂的尾水发电则在2022年进行了扩建，说明尾水发电项目近年来正呈现出逐年增多的态势。

参与广东澄海污水处理厂尾水发电项目的广东正诚电气科技有限公司表示，他们目前还在研发2.0和3.0的升级版尾水发电设备，下一步打算往小型化、一体化、智慧化方向发展。届时，研发出的新设备有望应用于广东省大部分的污水处理厂，还可应用于农村地区的低水头河流。

相信未来，随着技术的进一步成熟和完善，尾水发电项目也将在越来越多的污水处理厂落地开花，帮助环保企业实现节能降耗，降低成本。

文章来源： 环保圈，南方新闻网，广东生态环境