在过去的几个碳中和案例回顾专栏中，我们已经深入探讨了芬兰、荷兰、德国和奥地利等国家污水处理厂如何实现能源中和与碳中和。这些欧洲水处理厂虽然取得了显著成果，但它们进水有机质浓度远高于国内水平，这使得我们对是否存在可以借鉴学习的案例产生了一定的疑问。今天，我们将带您走进美国Sheboygan污水处理厂，了解它是如何通过“开源”与“节流”并重，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%的佳绩，并且逼近能源中和运行目标。
Sheboygan污水处理厂始建于1982年，是位于美国威斯康辛州的一家重要设施。在响应美国水环境研究基金会（WERF）至2030年的碳中和目标后，该厂早已开始采取行动，以达到“能源零消耗”的运行目标。
该厂采用传统活性污泥法工艺，并在2000年前后进行了升级改造，增加了生物营养物去除（BNR）单元，从而形成了一套独特的A/O工艺结合初次沉淀、剩余污泥水解－酸化、污泥浓缩一体的创新工艺。此外，该厂还完成了生物脱氮除磷工作。
2012年与2013年的平均进出水质量见表1，平均流量分别为3.7×104m3/d 和4.0×104m3/d。
表1 2012 年及2013 年Sheboygan 污水处理厂平均进出水质量
为了实现能效提升，该厂实施了一系列设备优化升级措施，如更新机械设备、安装气流控制阀以及智能控制系统等，这些措施详见表2。
表2 Sheboygan 污水处理厂各项设备改造措施
此外，该厂还推动了热电联产+厌氧共消化技术，将剩余污泥与含有高浓度易降解有机物食品废物（HSW）进行厌氧共消化，以提高生物气产量并增强能源回收效率。这项投加HSW计划明确根据实际需求确定HSW数量，并确保投加HSW中的TSS均小于10 000 mg/L，以及BOD5数值如表3所示。
表3 Sheboygan 污water 处理factory 投加高浓度食品废物 (HSW) BOD5 数值
通过这样的努力，该廠於2012年成功產電16,800 kW·h/d 及熱能16,120 kW·h/d，並實現電能自給率90%，熱能自給率85%，這些數據見於表4：
表4 Sheboygan 污water 处理factory 2006-2011 年熱電聯產實際生產情況
總結來說，她波因根市區域處理廠雖然進入有機質濃度較低，但僅依靠自身節約與剩餘廢料自身轉化並不足以達到碳平衡，因此需要尋找其他方法來實現碳平衡，這可能包括利用出排溫再利用之類的手段。
