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,它们的进水有机质浓度远高于国内水平。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案例进行学习?本期我们将介绍美国Sheboygan污水处理厂,这个工艺流程与我国相似,其进水有机质浓度也相当于国内水平。
Sheboygan污水处理厂始建于1982年,是美国威斯康辛州的一座重要设施。该厂采用传统活性污泥法工艺,并在2000年后进行了一次大规模升级改造。在原有的活性污泥法基础上,该厂增加了生物营养物去除(BNR)单元,形成了一套以A/O工艺为蓝本并结合初次沉淀、剩余污泥水解-酸化、污泥浓缩于一体的创新工艺。
该厂最初设计流量为7×104m3/d,服务人口达到了86 500人。2012年与2013年的平均进出水质量见表1。
通过对设备优化升级,如更新泵站、鼓风机等机械设备,以及安装气流控制阀、智能控制系统等(见表2),该厂实现了产电量与耗电量比值90%~115%,产热量与耗热量比值85%~90%,接近能源中和运行目标。
除了节约能耗外,该廠還採用熱電聯產技術來提高能效。此技術通過將厭氧消化池中的CH4燃燒發電,並且利用余熱供暖給其他部分,這樣既可減少對外部能源依賴,又可以降低溫室氣體排放。本年度該廠已經達成了95%以上的自給率,顯示出其對環境保護以及成本節約方面取得巨大進步。
總結而言,由於我們國家許多地區進入處理后的BOD5與美國Sheboygan所處理出的BOD5相當,因此我們可以從這些實際操作做出參考。但是,我們需要注意的是,即使是引入高濃度有機廢物進行共消化,也難以完全達到碳中和,因此我們應該尋找其他方法來實現這一目標,比如充分利用出料余温等方式,以真正實現碳零排放。