作為美國碳中和運行的榜樣,希博伊根污水處理廠通過開源與節流并舉的技術措施不僅向美國而且也向世界展示了其污水處理能耗基本可以實現自給自足。利用廠外高濃度食品廢物與剩余污泥厭氧共消化產生的高甲烷含量生物氣進行熱電聯產(CHP),可產生較多的電和熱供運行使用。通過更新變頻水泵、鼓風機系統、氣流控制閥、加熱設備以及相關的自控系統(PLC和SCADA),可以大幅降低運行能耗。到2013年,該廠已實現了產電量與耗電量比值達90%~115%、產熱量與耗熱量比值達85%~90%的佳績,已逼近碳中和運行目標。在介紹該廠工藝流程的基礎上,重點剖析該廠在能源開源/節流、逼近碳中和運行目標方面的成功經驗。
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傳統的污水處理過程“以能消能、污染轉嫁”加劇了溫室氣體的排放。而能源價格的日趨攀升態勢也抬升了污水處理成本。面對污水這一潛在能源、資源的“聚寶盆”,歐美等國家紛紛提出未來污水處理要走碳中和運行之路,美國水環境研究基金(WERF)更是制定出至2030年美國所有污水處理廠均要實現碳中和運行的目標。位于美國威斯康辛州的希博伊根(Sheboygan)污水處理廠很早便認識到了污水處理可持續性和能源獨立的重要性,于2002年參與“威斯康辛聚焦能源(Wisconsin Focus on Energy,FOE)”項目,確立了“能源零消耗”的運行目標和實施計劃。 本+文+內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com
希博伊根污水處理廠在能源利用上從開源、節流兩方面入手,具體措施為增加能源回收效率和減少處理工藝能耗,逐步朝著“能源零消耗”的目標邁進。
在開源方面,希博伊根污水處理廠利用熱電聯產(CHP)技術充分利用污泥厭氧消化產生的生物氣體(CH4)產電、產熱。同時,通過向剩余污泥中投加高濃度食品廢物(HSW)實現厭氧共消化,以加大生物氣體產出量(2012年增量達200%)。 本%文$內-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
在節流環節,希博伊根污水處理廠自籌資金近110萬美元,更新水泵變頻機組(節能20%)、鼓風機系統(節能13%)、氣流控制閥(節能17%)、加熱設備以及相關的自控系統(PLC和SCADA),最大限度降低污水處理關鍵設備的能耗。通過開源與節流措施,到2013年希博伊根污水處理廠已實現了產電量與耗電量比值達90%~115%、產熱量與耗熱量值達85%~90%的佳績,基本接近碳中和運行目標。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
盡管目前美國絕大多數污水處理廠都未考慮剩余污泥厭氧消化產甲烷提供能量供其運行使用,但美國水環境研究基金(WERF)已制定出2030年全部污水處理廠要實現碳中和運行目標。希博伊根污水處理廠能源使用逼近自給自足的經驗雖不可復制,但它向進水有機物濃度較低、剩余污泥產量較少的污水處理廠展示,剩余污泥與其他有機廢物共消化完全可以彌補污水廠自身有機能源不足的問題。對于崇尚“民以食為天”的我國來說,居家有機垃圾與餐館廚余垃圾完全可以收集后送到污水處理廠與剩余污泥一同共消化,從而實現我國污水處理廠的碳中和運行目標。