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(lái)越關(guān)注，美國的污水處理專(zhuān)家們開(kāi)始從國家、州和局部地區等各層面著(zhù)手積極解決能源問(wèn)題。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室的科研專(zhuān)家在一次聽(tīng)證會(huì )上向美國國會(huì )提出，“通過(guò)采用一些成熟的工藝，污水處理能耗可能會(huì )減少10-30%，”但在推廣之前，需要在污水處理廠(chǎng)運營(yíng)者之中實(shí)施一個(gè)全面的能源管理計劃。
美國有16583家污水處理廠(chǎng)，總計要消耗整個(gè)國家電力供給的2-3%。對于一個(gè)典型的污水處理廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，泵送、曝氣和污泥處理系統消耗的電能最高可以占到工廠(chǎng)預算的30%，其次才是人力成本。美國的污水處理廠(chǎng)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(wàn)噸以上的溫室氣體。但是，人們剛剛開(kāi)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(chǎng)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(huì )提交污水處理能效方面的專(zhuān)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?jì)热莅ǚ忾]厭氧系統中甲烷的釋放、污泥消化過(guò)程中生物氣產(chǎn)量的增加和其他創(chuàng )新技術(shù)。
通過(guò)對歐洲污水處理廠(chǎng)的運行情況進(jìn)行全面調查，一個(gè)重要的新數據庫工具開(kāi)發(fā)計劃將能源可持續發(fā)展的標準和最佳方案進(jìn)行了統計。某些污水處理廠(chǎng)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(chǎng)。
污水處理廠(chǎng)采取的行動(dòng)
在威斯康星州，一項被稱(chēng)作“關(guān)注能源（FocusonEnergy）”的計劃于大約十年前啟動(dòng)，目的是使得這個(gè)位于中西部的州實(shí)現能源獨立。威斯康星州“關(guān)注能源”計劃中水和廢水小組專(zhuān)業(yè)工程師與威斯康星州的污水處理廠(chǎng)合作開(kāi)發(fā)更節能的處理工藝。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中的曝氣系統——擴散系統的改進(jìn)、鼓風(fēng)機規格的縮小、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改進(jìn)。
“關(guān)注能源”計劃幫助威斯康星州Sheboygan污水處理廠(chǎng)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省了更多的天然氣成本，因為沼氣驅動(dòng)的微型燃氣輪機所產(chǎn)生的電量大約是工廠(chǎng)發(fā)電量的三分之一?；厥盏臒崃勘挥糜谙^(guò)程和建筑供熱。消化池的熱水回路也與建筑物的供熱系統連接在一起。
加利福尼亞能源委員會(huì )的水-能效項目經(jīng)理ShahidChaudhry說(shuō)，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年之前達到下列目標：人均用水減少20%，可再生能源增長(cháng)33%、溫室氣體排放降低30%。他主張通過(guò)“荷載管理”——在用電峰值時(shí)段使用較少的能量，而在谷值時(shí)段（此時(shí)電力價(jià)格較低）使用較多能量——控制污水處理廠(chǎng)的能耗成本。
碳足跡
努力提高能效的同時(shí)勢必要控制二氧化碳的排放，減少污水處理廠(chǎng)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(chǎng)計算他們自己的碳足跡，并設定了排放極限。除加州外至少還有兩個(gè)州也制定了相似的規范。WERF正在收集關(guān)于污水處理廠(chǎng)內甲烷和氮氧化物排放的新數據，正在努力促進(jìn)相關(guān)法律的制定。
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