在前几期碳中和案例回溯专栏中，我们剖析了芬兰污水处理厂的成功经验，总结了荷兰NEWs概念与措施，分析了德国污水处理厂能源中和与碳中和的成功案例，以及奥地利污水处理厂能源中和之策略。这些欧洲水厂进水有机质浓度远高于国内水平。那么基于国内低进水有机质浓度的窘状，是否存在相关水厂可以借鉴学习的案例？本期介绍美国Sheboygan污水处理厂，它面临类似挑战，但通过“开源”与“节流”并举，实现了产电量与耗电量比值达90%~115%、产热量与耗热量比值达85%~90%，已逼近能源中和运行目标。本期将在介绍该工艺流程基础上，重点剖析该厂在能源开源与节流方面的措施，以及总结其逼近能源中和运行之成功经验。
01、工艺概况与处理效果
Sheboygan污水处理厂始建于1982年，为响应美国环境保护局（EPA）的碳中和目标，该厂早在2002年便加入了“威斯康辛聚焦能源(Wisconsin Focus on Energy, FOE)”项目，确立了“零能消耗”的运行目标。
该工艺采用传统活性污泥法，并结合生物营养物去除单元形成了一套以A/O工艺为蓝本并结合初次沉淀、剩余污泥 水解-酸化、污泥浓缩于一体的创新工艺。完成了生物脱氮除磷。此外，该场所初始设计流量规模为7×10^4m3/d，服务人口为86 500人，其平均进出水质量见表1。
02、能源节约措施
Sheboygan Pollution Control Facility 能够逼近能效中的最佳实践，在其能量上的“节流”及“开源”措施得到了显著提升。
"节省" - 设备优化升级
由于提升泵等设备能耗占据较大比例，该设施从2005年开始进行了一系列设备更新改造，如安装气动阀门、更新加热设备以及智能控制系统等，以提高工作效率并降低能耗。
"利用资源" - 热电联产+厌氧共消化
通过投入食品废料到剩余污泥厌氧共消化池，使得生物气产生增加，同时CH4含量也有所提高，从而能够提高燃料回收效率，使其达到能效中的最佳实践。这包括使用高BOD5食品废弃物如奶酪残渣或啤酒废液作为添加剂。在2012年，由此产生足够多的燃料供后续热电联产技术使用，从而生产16 800 kW·h/d 的电力以及16 120 kW·h/d 的热力。
03、总结
她波雅根市的这家排放控制中心虽然面对着相同的问题，但它发现需要更多有效方法来实现这一目标，这可能涉及更广泛地考虑如何回收排出的温暖，而不仅仅是依赖于自身内部减少消费或引入外部来源。因此，无论是在进口有机质浓度较低的情况下还是其他情况下，都需要寻找新的解决方案来实现真正意义上的碳减排。此外，还应该考虑如何利用出站余温提供额外的人力资源，以支持进一步改善这种情况。
