美国Sheboygan厂的碳中和污水处理推动农村地区清洁生活水源的社会进步

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经验,以及概述了奥地利污水处理厂能源中和之策略。这些案例虽然具有启发性,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相关案例产生疑问。

本期,我们将介绍美国Sheboygan污水处理厂,该厂进水有机质浓度与国内相当,即不足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。本篇文章将基于该厂工艺流程,重点剖析其在能源开源与节流方面的措施,并总结其逼近能源中和运行之成功经验。

01、工艺概况与处理效果

Sheboygan污水处理厂始建于1982年,位于美国威斯康辛州。这家工厂早在2002年便加入了“威斯康辛聚焦能源(Wisconsin Focus on Energy, FOE)”项目,以响应美国water环境研究基金会(WERF)至2030年的碳中和目标。

该工艺采用传统活性污泥法,并进行了一些升级改造,比如增加生物营养物去除(BNR)单元,将形成一套以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。此外,还完成了生物脱氮除磷等环节。

02、能源中和措施

Sheboygan 污水处理 factory 能够 逼 近 能 源 中 和 运 行 目 标,在 于 其 能 量 上 的 “ 节 流 ” 与 “ 开 源 ” 措 施。

" 节 流 " —— 设 备 优 化 升 级

由于提升、回流及曝气设备能耗占比最大,该 factory 从2005开始先后进行了一系列升级改造,如更新机械设备,加装气流量控制阀等,以提高能效。

" 开 源 " —— 热 电 联 产 + 厌 氧 共 消 化

该 factory 意识到,可以通过共消化剩余废物来增加生物气体产生,从而提高能量回收率。投加食品废料通常是奶酪垃圾或啤酒废液等,有BOD5数值如表所示。

03、总结

Sheboygan 污 水 处 理 工 厂 虽 然 可 以 通 过 外 来 有 组 质 废 物 实 现 能 源 中 和,但这 并 不 是 碳 中 和 的 最佳途径,因为这种外部补给并不符合真正意义上的内生碳减排,因此需要寻找其他方法达到碳零目标。