在前几期碳中和案例回溯专栏，我们剖析了芬兰污水处理厂的能源工厂转型成功经验，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路径，以及奥地利污水处理厂的能源中和策略。这些案例虽然具有指导意义，但它们进水有机质浓度远高于国内水平，这给我们的学习带来了挑战。那么，基于国内低进水有机质浓度情况，我们是否可以找到相关案例来借鉴？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，并通过“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%的佳绩。
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water环境研究基金会（WERF）至2030年所有污水处理厂实现碳中和运行目标，该厂早在2002年便加入“威斯康辛聚焦能源(Wisconsin Focus on Energy, FOE)”项目，以确立了“零消耗”的运行目标和实施计划。
该厂采用传统活性污泥法工艺，并进行了一系列升级改造，如增加生物营养物去除单元、初次沉淀、剩余污泥 水解-酸化、最后是浓缩一体化工艺形成创新工艺。此外，该设施初始设计流量规模为7×104m3/d，服务人口为86 500人，其2012年及2013年的平均进出水质量见表1。
表1 Sheboygan 污染预防工程中心（WPPC）的平均入排放标准
Sheboygan 污染预防工程中心（WPPC）利用多种措施来降低能耗，“节流”包括设备优化升级，如更新泵及鼓风机等机械设备以及安装气流控制阀、智能控制系统等。同时，“开源”则涉及到热电联产技术，即将厌氧共消化产生的CH4用于生产电力及热能。
通过投加食品废料如奶酪残渣或啤酒废液，使得生物气产生大幅增加，同时提高CH4占比，从而提升能源回收效率。该企业首先根据实际需求确定所需HSW数量，然后将其经泵输送至一级厌氧消化池，与剩余污泥一起进行共消化。
截至2012年，该企业因投加HSW使得产气量增加两倍，为后续热电联产提供充足燃料。在高峰时甚至出现能富余可供使用。这项技术不仅增强自给能力，还减少对外部能源依赖，因此对于实现碳中和具有重要作用。
总结来说，尽管Sheboygan 污染预防工程中心能够通过有效管理达到较好的能效，但由于其低进入有机质浓度无法简单复制这一模式以达到碳中和。这意味着中国各地需要探索更具适应性的解决方案，以满足自身不同条件下的 碳减排要求。
