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能源转型成功经验，总结了荷兰NEWs概念与措施，以及德国污水处理厂能源中和与碳中和的成功实践。这些案例展示了欧洲水厂如何通过创新技术实现碳中和目标。不过，这些案例中的进水有机质浓度远高于国内水平。
那么，对于进水有机质浓度相对较低的中国污水处理厂来说，是否存在可以借鉴学习的国际先进案例？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中国大陆相当，但通过“开源”与“节流”并举，该厂已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%，即将达到能源中和运行目标。本期文章将详细介绍该厂工艺流程，并重点剖析其在能源开源与节流方面采取的一系列措施，以此总结其逼近能源中和运行之成功经验。
01、工艺概况及处理效果
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 environment research foundation（WERF）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“Wisconsin Focus on Energy（FOE）”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-water解-酸化、再生循环系统一体化创新工艺，完成了生物脱氮除磷。具体流程见图1。
图1 Sheboygan 污 水 处 理 厂 工 艺 流 程
02、能源中和措施
Sheboygan 污 水 处 理 厂 能 务 中 和 的 关 键 在 于 能 源 上 的 “ 节 流 ” 与 “ 开 源 ” 措 施。
"节流"——设备优化升级
由于提升泵等能耗设备占能耗比例最大，该厂从2005年开始进行了一系列升级改造，如更新机械设备、安装气流量控制阀等，同时进行智能控制系统PLC监控控制数据采集系统SCADA升级。
"开源"——热电联产+厌氧共消化
通过投加食品废物HSW，使得生物气产生量大幅增加且CH4占比提高，可使能量回收效率得到提高，使其达到能量“开源”。投加HSW通常为高BOD低SS如奶酪垃圾啤酒废液等。
表3 Sheboygan 污 水 处 理 厚 井 投 加 高 浓 度 食 品 废 物 HSW BOD5 数 值
03、总结
她波伊根市泵站因引入外源有机废物HSW而使生产气体增加两倍，为后续热电联产提供充足燃料。在2012年，她波伊根市泵站可利用热电联产产生16,800 kW·h/d 电力及16,120 kW·h/d 热力，有助于减少对外部供给依赖，从而推动社会层面的清洁发展。
