美國(guó)污水處理行業(yè)的能效管理經(jīng)驗(yàn)
由于能源成本升高，加之人們對(duì)溫室氣體越來越關(guān)注，美國(guó)的污水處理專家們開始從國(guó)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科研專家在一次聽證會(huì)上向美國(guó)國(guó)會(huì)提出，“通過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，需要在污水處理廠運(yùn)營(yíng)者之中實(shí)施一個(gè)全面的能源管理計(jì)劃。
美國(guó)有16583家污水處理廠，總計(jì)要消耗整個(gè)國(guó)家電力供給的2-3%。對(duì)于一個(gè)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(guó)的污水處理廠每年總共要花費(fèi)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(duì)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(guó)國(guó)會(huì)提交污水處理能效方面的專業(yè)建議。WERF的研究團(tuán)隊(duì)正在對(duì)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?jī)?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(duì)歐洲污水處理廠的運(yùn)行情況進(jìn)行全面調(diào)查，一個(gè)重要的新數(shù)據(jù)庫(kù)工具開發(fā)計(jì)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(jì)。某些污水處理廠產(chǎn)生的能量已經(jīng)超出了其運(yùn)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(dòng)
在威斯康星州，一項(xiàng)被稱作“關(guān)注能源（FocusonEnergy）”的計(jì)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(xiàn)能源獨(dú)立。威斯康星州“關(guān)注能源”計(jì)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(jì)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(kuò)散系統(tǒng)的改進(jìn)、鼓風(fēng)機(jī)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(jì)劃幫助威斯康星州Sheboygan污水處理廠改用變頻器（VFD）、小型電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)以及微孔曝氣，將其能耗和電費(fèi)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?yàn)檎託怛?qū)動(dòng)的微型燃?xì)廨啓C(jī)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(huì)的水-能效項(xiàng)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(zhǎng)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(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——控制污水處理廠的能耗成本。
碳足跡
努力提高能效的同時(shí)勢(shì)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(xiàng)新的法律，要求污水處理廠計(jì)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(gè)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。
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