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美国污水处理行业的能效管理经验

发布日期:2018-10-15 作者: 点击:

  由于能源成本升高,加之人们对温室气体越来越关注,美国的污水处理专家们开始从国家、州和局部地区等各层面着手积极解决能源问题。劳伦斯伯克利国家实验室的科研专家在一次听证会上向美国国会提出,“通过采用一些成熟的工艺,污水处理能耗可能会减少10-30%,”但在推广之前,需要在污水处理厂运营者之中实施一个全面的能源管理计划。

  美国有16583家污水处理厂,总计要消耗整个国家电力供给的2-3%。对于一个典型的污水处理厂来说,泵送、曝气和污泥处理系统消耗的电能最高可以占到工厂预算的30%,其次才是人力成本。美国的污水处理厂每年总共要花费大约40亿美元的电力成本,向大气中排放4500万吨以上的温室气体。但是,人们刚刚开始对能效有所关注,并采取了一定的措施:只有20%的处理厂将厌氧消化池中产生的能量加以回收利用。

  WERF(水环境研究基金)一直在向美国国会提交污水处理能效方面的专业建议。WERF的研究团队正在对污水处理单元产生的一种温室气体——甲烷进行研究,研究内容包括封闭厌氧系统中甲烷的释放、污泥消化过程中生物气产量的增加和其他创新技术。

  通过对欧洲污水处理厂的运行情况进行全面调查,一个重要的新数据库工具开发计划将能源可持续发展的标准和最佳方案进行了统计。某些污水处理厂产生的能量已经超出了其运行所需的能量,例如奥地利西部的Strass污水处理厂。

  污水处理厂采取的行动

  在威斯康星州,一项被称作“关注能源(Focuson Energy)”的计划于大约十年前启动,目的是使得这个位于中西部的州实现能源独立。威斯康星州“关注能源”计划中水和废水小组专业工程师与威斯康星州的污水处理厂合作开发更节能的处理工艺。该计划确立和资助的大部分能效改进方案都涉及生物处理系统中的曝气系统——扩散系统的改进、鼓风机规格的缩小、溶解氧的控制等;另外也包括沼气的产生和利用工艺中的系统改进。

  “关注能源”计划帮助威斯康星州Sheboygan污水处理厂改用变频器(VFD)、小型电机和鼓风机以及微孔曝气,将其能耗和电费降低了50%以上。污泥消化沼气的增加甚至节省了更多的天然气成本,因为沼气驱动的微型燃气轮机所产生的电量大约是工厂发电量的三分之一。回收的热量被用于消化过程和建筑供热。消化池的热水回路也与建筑物的供热系统连接在一起。

  加利福尼亚能源委员会的水-能效项目经理ShahidChaudhry说,在加利福尼亚州,能源和水的联系非常密切。他正帮助该州在2020年之前达到下列目标:人均用水减少20%,可再生能源增长33%、温室气体排放降低30%。他主张通过“荷载管理”——在用电峰值时段使用较少的能量,而在谷值时段(此时电力价格较低)使用较多能量——控制污水处理厂的能耗成本。

  碳足迹

  努力提高能效的同时势必要控制二氧化碳的排放,减少污水处理厂的“碳足迹”。加利福尼亚州制定了一项新的法律,要求污水处理厂计算他们自己的碳足迹,并设定了排放极限。除加州外至少还有两个州也制定了相似的规范。WERF正在收集关于污水处理厂内甲烷和氮氧化物排放的新数据,正在努力促进相关法律的制定。

  (转自国际水协会微信,文章摘自国际水协会会员杂志《Water 21》)


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