總之,他們想盡各種辦法將進水中的碳送入消化池,力爭不漏掉一丁點兒。 而在國內的污泥處置領域,小紅門和高碑店污泥處理中心成功運行,污泥產氣率超出預期目標,除滿足熱水解能量平衡的需要外,還有余量。這充分表明,污泥高級厭氧消化技術已經比較可靠、穩定,既為國內污泥處理探索出新思路,同時也為實現碳中和提供有力支撐。
4、自產清潔能源“加菜”
“加菜”是指通過太陽能光伏發電等做法提供一定的能源補給。 哥本哈根三大污水處理廠之一的Damhus?en污水廠,通過安裝光伏太陽能板覆蓋了廠區9%的電耗。荷蘭Rivierenland水委會也在污水廠旁建造光伏太陽能公園。 不過,這些措施看起來難以實現100%補給,只能做為“加菜”補充。
三、如何把左邊搞得少少的?
1、采用能耗更低的污水工藝
目前,污水界主要的低能耗生物工藝包括厭氧氨氧化工藝、好氧顆粒污泥工藝等。以及惟創的VFL垂直流迷宮技術,也屬于低能耗工藝。
丹麥的Marselisborg污水廠于2014年引進了側流厭氧氨氧化工藝,每年能節省約8萬歐的污水稅(相當于排污費)和50000kWh的電耗。
荷蘭的污水處理廠則多采用好氧顆粒污泥工藝降低能耗。雖然《NEWs:荷蘭2030年污水廠路線圖》的報告里,專家們推薦A-B工藝,但各地水委會并沒有一窩蜂地采納。事實上,在過去十年里,好氧顆粒污泥有后來者居上的勢頭。
2011年,荷蘭第一座好氧顆粒污泥污水廠在Epe污水廠投產使用。采用新工藝后,該污水廠立即成為荷蘭能耗最低的市政污水廠。
荷蘭北部格羅寧根市的Garmerwolde污水廠于2013年引進好氧顆粒污泥,不但占地面積遠小于原來A-B工藝,能耗也由原來的0.33kWh/m3降至0.17 kWh/m3。此外好氧顆粒污泥在脫氮除磷以及污泥產量等方面都有顯著優勢。
咱們VFL工藝的垂直流迷宮格形成的高徑比、間歇式曝氣及多點氣提回流系統正是有利于顆粒污泥的大量形成,相當于一個強化的好氧顆粒污泥法。看來,VFL工藝不但是污水廠提質增效的優良選擇,在碳中和升級轉型中也將大有用途啊。
2、改造升級曝氣系統
有數據表明,我國污水處理廠噸水電耗一般在0.15~0.28kWh范圍。其中,曝氣鼓風機電耗所占比例為56.2%。雖然不同處理工藝能耗有所不同,但曝氣系統總體能耗占比最大是事實。因此,污水處理廠節能降耗關鍵點在升級改造曝氣系統。
曝氣系統主要是提供微生物所需的溶解氧,因此節能的核心是精準掌控微生物的活動過程,防止過度曝氣,也要防止曝氣不足。這就對系統的智能化、數字化控制提出很高的要求。
咱們VFL工藝正是通過ORP控制實施間歇式精準曝氣,使噸水電耗較傳統工藝大幅降低。
另外,曝氣的方式也在很大程度上影響能耗。丹麥哥本哈根的BIOFOS水務將其管理的污水廠由表面曝氣升級為微孔曝氣,使曝氣能耗降低約57%。
3、優化原料投入環節
污水處理工藝多種多樣,但本質是通過生化反應來去除水中污染物。因此,在處理環節需要投加碳源和多種化學藥劑。這些原材料在生產和運輸過程中消耗能源,在投加過程中也消耗一定能源。因此,優化投料環節,有助于節能降耗減少碳排放。
如何優化原料投入環節呢?目前,市場上主要是對加藥系統進行配置升級。由常用的變頻計量泵升級為數字泵,加藥量有不同程度減少。另外,運用AI技術對污水水量、水質等參數和加藥系統運行數據等進行大數據分析,形成最優算法模型,從而實現加藥系統精細化控制,也能有效降低藥品消耗以及設備運行能耗。
北京市東壩再生水廠采用超磁工藝實現磷回收和碳源回用,基本省去了藥劑費用。中國城市污水處理概念廠專家委員會王洪臣教授說:“物理技術尤其是各種清潔分離技術,在未來的污水處理中有可能發揮更大的作用,而不再只是預處理角色”。看來有些道理。
咱們VFL技術也僅在必要時或在特定情況下才使用后清潔化學品,能有效降低藥品消耗。應該不管是在現下的提質增效時代,還是在未來的碳中和時代,均有很好的用武之地。
4、其他設備節能降耗
有數據表明,排水泵站也是耗能大戶,占城市水務總能耗的35%。因此,對排水泵站進行升級改造,或采用智能化運營模式,能有效降低能耗。 總之,污水處理的節能降耗需要進行系統性的思考和優化,才能取得良好效果。丹麥的Marselisborg污水廠通過SCADA系統(數據采集與監視控制系統)對氨氮、磷濃度進行監控,并對鼓風機、提升泵、攪拌設備和脫水泵實施變頻器控制,靈活適應每日變化的進水負荷,從而大幅降低了電耗。還通過使用能效更高的污泥脫水離心機使每年電耗節省50000kWh。各項措施的綜合使用,使該電廠總電耗降低25%。節流與開源雙管齊下,是該廠實現能量盈余的法寶。
四、碳中和是一項系統性的長期工程
其一,污水處理行業實現碳中和是一項系統性工程。 從前沿國家的實踐經驗來看,實現碳中和甚至能量盈余均非某個單點的突破,甚至不是依靠前沿性的工藝技術,而是要全流程進行系統優化。 像丹麥的Marselisborg污水廠和Ejby M?lle污水廠,無不是通過一系列升級改造,從工藝和設備選擇等各方面挖掘潛能,提高能量回收效率,降低能耗,很難說是哪個單項的技術突破所帶來的成果。 Marselisborg污水廠引進側流厭氧氨氧化后年電耗降低50000kWh,只相當于其總盈余1.65GWh的一個零頭尾數。 這也說明,碳中和不是不可跨越的鴻溝,而是需要我們改變以往粗放型考慮問題的方式,系統設計,深入細節,一定會有很好的成果。
其二,實現碳中和是一項長期持續的工程。 為了實現污水廠的能量自給,Aarhus水務努力了10年,從2006年開始對旗下的14座污水廠進行合并,至2016年宣布其管理的Marselisborg污水廠實現能量自給并盈余53%。目前Aarhus水務仍在探索,他們在管理的另一個廠--Egaa污水廠測試碳捕獲、主流厭氧氨氧化和ORC廢氣能量回收等工藝。讓人想起一個公司的Slogan:為環境,無止境。 因此,實現碳中和不是等待前沿的技術出現,也不是單靠研發突破,而是公司的各部門、各職能共同努力:運營廠持續探索節能降耗的途徑,制造與供應鏈不斷尋找性能更優的設備,技術部門了解成功的技術經驗,產品部門創新業務模式等等。
編輯:徐冰冰
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