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1、美国碳中和运行成功案例Sheboygan 污水处理厂郝晓地，魏静, 曹亚莉(北京建筑高校北京应对气候变化争辩与人才培育基地，北京 100044)摘要：作为美国碳中和运行的典范，希博伊根污水处理厂通过开源与节流并举的技术措施不仅向美国而且也向世界呈现了其污水处理能耗根本可以实现自给自足。利用厂外高浓度食品废物与剩余污泥厌氧共消化产生的高甲烷含量生物气进展热电联产CHP，可产生较多的电和热供运行使用。通过更新变频水泵、鼓风机系统、气流把握阀、加热设备以及相关的自控系统PLC 和 SCADA，可以大幅降低运行能耗。到 2021 年，该厂已实现了产电量与耗电量比值达 90%115%、产热量与耗热量比值
2、达 85%90%的佳绩，已靠近碳中和运行目标。在介绍该厂工艺流程的根底上，重点剖析该厂在能源开源/节流、靠近碳中和运行目标方面的成功阅历。传统的污水处理过程“以能消能、污染转嫁”加剧了温室气体的排放。而能源价格的日趋攀升态势也抬升了污水处理本钱。面对污水这一潜在能源、资源的“聚宝盆”，欧美等国家纷纷提出将来污水处理要走碳中和运行之路，美国水环境争辩基金WERF更是制定出至 2030 年美国全部污水处理厂均要实现碳中和运行的目标。位于美国威斯康辛州的希博伊根Sheboygan污水处理厂很早便生疏到了污水处理可持续性和能源独立的重要性，于 2002 年参与“威斯康辛聚焦能源Wisconsin Fo
3、cus on Energy，FOE”工程，确立了“能源零消耗”的运行目标和实施方案。1 工艺概况与处理效果希博伊根污水处理厂始建于 1982 年，承受传统活性污泥法工艺。1997 年1999 年该厂进展了工艺升级改造，具体流程见图 1。图 1 希博伊根污水处理厂工艺流程2 能源回收与节能希博伊根污水处理厂在能源利用上从开源、节流两方面入手，具体措施为增加能源回收效率和削减处理工艺能耗，逐步朝着“能源零消耗”的目标迈进。在开源方面，希博伊根污水处理厂利用热电联产CHP技术充分利用污泥厌氧消化产生的生物气体CH4产电、产热。同时，通过向剩余污泥中投加高浓度食品废物HSW实现厌氧共消化，以加大生物气
4、体产出量2021 年增量达 200%。在节流环节，希博伊根污水处理厂自筹资金近 110 万美元，更新水泵变频机组节能 20%、鼓风机系统节能 13%、气流把握阀节能 17%、加热设备以及相关的自控系统PLC 和 SCADA，最大限度降低污水处理关键设备的能耗。通过开源与节流措施，到 2021 年希博伊根污水处理厂已实现了产电量与耗电量比值达 90%115%、产热量与耗热量值达 85%90%的佳绩，根本接近碳中和运行目标。其回收能源应用流程如图 2 所示。图 2 能源回收并应用流程3 结语尽管目前美国绝大多数污水处理厂都未考虑剩余污泥厌氧消化产甲烷供给能量供其运行使用，但美国水环境争辩基金WERF已制定出 2030 年全部污水处理厂要实现碳中和运行目标。希博伊根污水处理厂能源使用靠近自给自足的阅历虽不行复制，但它向进水有机物浓度较低、剩余污泥产量较少的污水处理厂呈现，剩余污泥与其他有机废物共消化完全可以弥补污水厂自身有机能源缺乏的问题。对于崇尚“民以食为天”的我国来说，居家有机垃圾与餐馆厨余垃圾完全可以收集后送到污水处理厂与剩余污泥一同共消化，从而实现我国污水处理厂的碳中和运行目标。
