美國污水處理行業(yè)的能效管理經(jīng)驗

由于能源成本升高，加之人們對溫室氣體越來越關(guān)注，美國的污水處理專家們開始從國家、州和局部地區(qū)等各層面著手積極解決能源問題。勞倫斯伯克利國家實驗室的科研專家在一次聽證會上向美國國會提出，“通過采用一些成熟的工藝，污水處理能耗可能會減少10-30%，”但在推廣之前，需要在污水處理廠運營者之中實施一個全面的能源管理計劃。

美國有16583家污水處理廠，總計要消耗整個國家電力供給的2-3%。對于一個典型的污水處理廠來說，泵送、曝氣和污泥處理系統(tǒng)消耗的電能最高可以占到工廠預(yù)算的30%，其次才是人力成本。美國的污水處理廠每年總共要花費大約40億美元的電力成本，向大氣中排放4500萬噸以上的溫室氣體。但是，人們剛剛開始對能效有所關(guān)注，并采取了一定的措施：只有20%的處理廠將厭氧消化池中產(chǎn)生的能量加以回收利用。

WERF（水環(huán)境研究基金）一直在向美國國會提交污水處理能效方面的專業(yè)建議。WERF的研究團隊正在對污水處理單元產(chǎn)生的一種溫室氣體——甲烷進(jìn)行研究，研究內(nèi)容包括封閉厭氧系統(tǒng)中甲烷的釋放、污泥消化過程中生物氣產(chǎn)量的增加和其他創(chuàng)新技術(shù)。

通過對歐洲污水處理廠的運行情況進(jìn)行全面調(diào)查，一個重要的新數(shù)據(jù)庫工具開發(fā)計劃將能源可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和最佳方案進(jìn)行了統(tǒng)計。某些污水處理廠產(chǎn)生的能量已經(jīng)超出了其運行所需的能量，例如奧地利西部的Strass污水處理廠。

污水處理廠采取的行動

在威斯康星州，一項被稱作“關(guān)注能源（Focuson Energy）”的計劃于大約十年前啟動，目的是使得這個位于中西部的州實現(xiàn)能源獨立。威斯康星州“關(guān)注能源”計劃中水和廢水小組專業(yè)工程師與威斯康星州的污水處理廠合作開發(fā)更節(jié)能的處理工藝。該計劃確立和資助的大部分能效改進(jìn)方案都涉及生物處理系統(tǒng)中的曝氣系統(tǒng)——擴散系統(tǒng)的改進(jìn)、鼓風(fēng)機規(guī)格的縮小、溶解氧的控制等；另外也包括沼氣的產(chǎn)生和利用工藝中的系統(tǒng)改進(jìn)。

“關(guān)注能源”計劃幫助威斯康星州Sheboygan污水處理廠改用變頻器（VFD）、小型電機和鼓風(fēng)機以及微孔曝氣，將其能耗和電費降低了50%以上。污泥消化沼氣的增加甚至節(jié)省了更多的天然氣成本，因為沼氣驅(qū)動的微型燃?xì)廨啓C所產(chǎn)生的電量大約是工廠發(fā)電量的三分之一。回收的熱量被用于消化過程和建筑供熱。消化池的熱水回路也與建筑物的供熱系統(tǒng)連接在一起。

加利福尼亞能源委員會的水-能效項目經(jīng)理ShahidChaudhry說，在加利福尼亞州，能源和水的聯(lián)系非常密切。他正幫助該州在2020年之前達(dá)到下列目標(biāo)：人均用水減少20%，可再生能源增長33%、溫室氣體排放降低30%。他主張通過“荷載管理”——在用電峰值時段使用較少的能量，而在谷值時段（此時電力價格較低）使用較多能量——控制污水處理廠的能耗成本。

碳足跡

努力提高能效的同時勢必要控制二氧化碳的排放，減少污水處理廠的“碳足跡”。加利福尼亞州制定了一項新的法律，要求污水處理廠計算他們自己的碳足跡，并設(shè)定了排放極限。除加州外至少還有兩個州也制定了相似的規(guī)范。WERF正在收集關(guān)于污水處理廠內(nèi)甲烷和氮氧化物排放的新數(shù)據(jù)，正在努力促進(jìn)相關(guān)法律的制定。

本來摘自國際水協(xié)會會員雜志《Water 21》