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。那么基于国内实际情况,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,甚至不足230 mg/L。
Sheboygan污水处理厂始建于1982年,位于美国威斯康辛州。该厂采用传统活性污泥法工艺,并在2000年前后进行了工艺升级改造。在原有活性污泥法基础上增加了生物营养物去除(BNR)单元,以形成了一套以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。
为了实现能源零消耗,该厂加入“威斯康辛聚焦能源(Wisconsin Focus on Energy, FOE)”项目,并实施了一系列设备优化升级,如更新机械设备、安装气流控制阀、智能控制系统等。此外,该厂通过投加食品废物进行厌氧共消化,使得生物气产量大幅增加,从而提高了能源回收效率。
截至2012年,该厂可利用热电联产技术产电16 800 kW·h/d、产热16 120 kW·h/d,实现电能自给率90%,热能自给率85%。该经验表明,即使是低进水有机质浓度也可以通过合理设计和操作达到一定程度的能源节约。但距离碳中和目标,还需要进一步探索其他有效措施,比如出 水余温热能回收等,以确保社会环境可持续发展。