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能源工厂转变，总结了荷兰NEWs概念与措施，以及德国污水处理厂能源中和与碳中和成功经验。我们还概述了奥地利污水处理厂的能源中和策略，这些案例都显示出不同国家的水厂如何实现碳中和目标。然而，我们不能忽视国内水厂面临的挑战，即“巧妇难为无米之炊”的窘状。
美国Sheboygan污水处理厂提供了一种可能解决这一问题的方案。这家位于威斯康辛州的工廠，其进水有机质浓度与国内相当，甚至低于230 mg/L。但通过实施“开源”与“节流”并举的手段，该工廠已于2013年实现产电量与耗电量比值达90%~115%，产热量与耗热量比值达85%~90%，即将达到能源中和运行目标。本文将介绍该工廠的工艺流程，并重点分析其在能源开源与节流方面采取的一系列措施，以及这些成功经验如何帮助它逼近能源中和运行目标。
首先，让我们了解一下Sheboygan污水处理厂的情况。这家始建于1982年的工廠采用传统活性污泥法工艺，并在2000年进行了升级改造，增加了生物营养物去除（BNR）单元。此外，该工廠还结合初次沉淀、剩余污泥 水解-酸化以及浓缩一体化，以形成一个创新性的A/O型生物脱氮除磷系统。
随后，我们会探讨该工廠在能效上的“节流”与“开源”措施。“节流”包括设备优化升级，如更新机械设备、安装气流控制阀、智能控制系统等。此外，该工場还利用高浓度食品废物（HSW）进行厌氧共消作为燃料来生产生物气，为热电联产（CHP）技术提供燃料，从而产生更多可再生能源。在2012年，该过程使得生物气体产生率大幅增长，同时提高了CH4比例，使得该工作场所能够更加接近到能量零消耗状态。
最后，本文总结了Sheboygan污水处理厂对于其他国内同行业单位可以借鉴学习的地方。尽管该工作场所已经做出了巨大的努力以实现碳减排，但仍然存在许多挑战，比如依赖外部有机废物作为燃料，这并不完全符合传统意义上的碳减排标准。因此，对于那些面临类似挑战但又无法引入大量高浓度有机废物进行共消化的国产业单位来说，他们需要考虑其他途径，比如充分利用出流量温资源等方式来推动自身向更高水平发展。
