美国Sheboygan厂的碳中和污水处理工业废水与生活污水共融社会解决方案

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。这些欧洲案例虽然令人啧啧称奇,但不可否认的是,它们进水有机质浓度都远高于国内水平。那么基于国内水厂“巧妇难为无米之炊”的窘状,我们是否能找到相关的水厂可以借鉴学习的案例?本期我们将介绍美国Sheboygan污水处理厂,它以低进水有机质浓度(约230 mg/L)实现了碳中和目标。

Sheboygan污水处理厂始建于1982年,位于美国威斯康辛州。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创新工艺,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。该工艺流程见图1。

图1 Sheboygan污ewater Treatment Plant 工艺流程

2012年与2013年的平均进出water 水质见表1,平均流量分别为3.7×104 和4.0×104 m3/d。

表1 2012年 与 2013 年 Sheboygan 污water Factory 平均入 出 water 水质

为了达到能源零消耗目标,该厂进行了一系列设备升级改造及运行优化,如更新机械设备、安装气流控制阀、智能控制系统等(见表2)。

表2 Sheboygan 污water Factory 设备改造措施

通过投加食品废物厌氧共消化,使生物气产量大幅增加,同时提高CH4占比,为热电联产提供充足燃料。在2006-2011期间,该廠可利用熱電聯產技術產電16,800 kW·h/d, 製熱16,120 kW·h/d,即电能自给率90%,热能自给率85%(见表4)。

表4 Sheboygan 污water Factory 2006-2011 年間熱電聯產實際產能情況

总结来说,这些对外引入高浓度有机废物进行共消化才勉强实现能源中的做法,其实质上是一种“伪中和”。因此,对于低进水有机质浓度无需依赖此类手段,而应寻求其他方法,比如考虑出water余温热能回收之举措,以达到真正意义上的碳中和目标。