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。因此，本期我们将介绍美国Sheboygan污水处理厂，它的进水有机质浓度与国内相当，甚至不足230 mg/L。
通过“开源”与“节流”并举，该厂于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%，已逼近能源中和运行目标。本期我们将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。
Sheboygan污水处理厂始建于1982年，位于美国威斯康辛州。为响应美国水环境研究基金会至2030年所有污水处理厂均要实现碳中和运行的目标，该厂早在2002年便加入“威斯康辛聚焦能源项目”，确立了“零消耗”的运行目标及实施计划。
该工艺采用传统活性污泥法，并结合生物营养物去除（BNR）单元形成了一套以A/O工艺为蓝本并结合初次沉淀、剩余污泥化解酸化、浓缩于一体的创新工艺，完成了生物脱氮除磷。此外，该设备进行了一系列升级改造，如更新机械设备、安装气流控制阀、升级智能控制系统等，以提高能效。
通过投加食品制造残留物，与剩余污泥厌氧共消化，可使生物气产量大幅增加，从而提高能量回收效率，使其达到能量“开源”。该过程不仅增加了CH4产生，还可用于热电联产技术产生电力供自身使用，同时提供必要的温暖服务。此外，该植物利用废弃食品作为燃料，为后续生产提供足够燃料资源，在某些情况下还会出现能储存多余发挥能力。
截至2012年，该工艺已实现自给率超过85%，且随着不断优化，这个数字可能进一步提升。在未来工作上，我们应该继续探索如何最大限度地利用现有的资源来减少对外部来源依赖，并寻找其他方法来支持我们的努力朝向更清洁、高效以及可持续发展方向前进。
