【中國(guó)環(huán)保在線污水處理】受限于污水行業(yè)技術(shù)水平低等諸多因素限制，我國(guó)目前尚未建成真正意義上的“碳中和”污水廠。展望污水處理的未來(lái)前景，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了污水廠碳中和技術(shù)路線圖。相信在不斷創(chuàng)新技術(shù)的前提下，我國(guó)能早日挖掘出碳中和潛力。

回收污水有機(jī)物能量高碳中和運(yùn)行潛力待挖　　　　

目前，我國(guó)污水處理規(guī)模體量巨大、消耗能量多，碳中和（污水處理低碳運(yùn)行與能源消耗自給自足）在未來(lái)污水廠中的運(yùn)行中將成為一大趨勢(shì)，其對(duì)推動(dòng)行業(yè)的綠色發(fā)展具有重大意義。然而，受限于污水行業(yè)技術(shù)水平低等諸多因素限制，我國(guó)目前尚未建成真正意義上的“碳中和”污水廠。　　　　

研究人員以北京某污水廠為實(shí)例，分析了當(dāng)前主流工藝條件下污泥厭氧、水源熱泵以及太陽(yáng)能利用對(duì)碳中和運(yùn)行的貢獻(xiàn)潛力，認(rèn)為當(dāng)前污泥厭氧能量自給率僅達(dá)53%?！　　　?/span>

污水碳中和運(yùn)行已被國(guó)際推行　　　　

展望污水處理的未來(lái)前景，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了污水廠碳中和技術(shù)路線圖。目前，一方面污水處理屬于高耗能行業(yè)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致較高的碳排放足跡；另一方面，污水中本身蘊(yùn)含較多的能量（有機(jī)物、熱能等），為實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程能源自給以及碳中和運(yùn)行提供了客觀基礎(chǔ)。　　　　

研究人員以北京一座處理規(guī)模為60萬(wàn)噸的污水廠為實(shí)例(AAO工藝)，對(duì)污水廠碳中和運(yùn)行進(jìn)行了潛力分析。當(dāng)前，污水廠實(shí)現(xiàn)碳中和途徑主要有以下3個(gè)途徑：回收污水中有機(jī)物的能量；利用水源熱泵技術(shù)回收污水中熱能；基于目前污水廠一般占地面積較大，沉淀池和曝氣池的表面可以用于鋪設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電板，利用太陽(yáng)能發(fā)電。污水中有機(jī)物能量回收，主要依靠污泥的厭氧過(guò)程實(shí)現(xiàn)。在污水處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生初沉污泥和二沉污泥，污泥經(jīng)過(guò)厭氧處理產(chǎn)生沼氣，沼氣經(jīng)過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)生電能和熱能?！　　　?/span>

在“污泥厭氧產(chǎn)沼氣＋熱電聯(lián)產(chǎn)”過(guò)程中，產(chǎn)生的電能可以用于補(bǔ)償污水廠的一部分能耗在理想狀態(tài)下，甚至可以實(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行?！　　　?/span>

模型針對(duì)北京幾個(gè)污水廠的實(shí)際污水水質(zhì)，模擬計(jì)算了“污泥厭氧產(chǎn)沼氣＋熱電聯(lián)產(chǎn)”過(guò)程對(duì)水廠總體能源自給的影響，其貢獻(xiàn)值僅為53%。需要強(qiáng)調(diào)的是，如果改進(jìn)工藝，在不考慮設(shè)備引起的能量損失情況下，碳中和率可以達(dá)到270%。　　　　

理論值和實(shí)際值產(chǎn)生巨大差異說(shuō)明，污水廠碳中和運(yùn)行的潛力有待挖掘，如果提高設(shè)備（提升泵、曝氣泵）效率、優(yōu)化工藝過(guò)程（污泥厭氧產(chǎn)甲烷過(guò)程），回收污水有機(jī)質(zhì)所蘊(yùn)含的能量很大，碳中和率可以達(dá)到非常理想的狀態(tài)?！　　　?/span>

水源熱泵產(chǎn)生的熱能高，太陽(yáng)能利用亦可直接提供電能　　　　

回收污水有機(jī)質(zhì)所蘊(yùn)含的能量外，還可以考慮污水熱能和太陽(yáng)能?；诒本┑貐^(qū)污水廠案例研究，北京大部分月份的溫度差能夠滿(mǎn)足水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用條件，為利用水源熱泵回收污水熱能提供了基礎(chǔ)。　　　　

根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果，1噸出水溫度如果降低1℃，水源熱泵回收的熱量若由煤電產(chǎn)生，等效于產(chǎn)生0.26kwh煤電時(shí)的燃煤消耗。經(jīng)過(guò)初步估算，只利用出水量的1/5所回收的能量，足以彌補(bǔ)上述提到的有機(jī)物能量實(shí)際回收不足帶來(lái)的能耗缺口?！　　　?/span>

然而，水源熱泵雖然產(chǎn)生的能量高，但并不能直接產(chǎn)生電能，只是產(chǎn)生熱能，不方便將富裕熱能向周邊供給。比如需要考慮向周邊供給半徑、市政供熱網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)等因素。不過(guò)，太陽(yáng)能的利用可以直接提供電能。根據(jù)北京幾座大型污水廠的情況，每萬(wàn)噸污水處理規(guī)模可供太陽(yáng)能鋪設(shè)的反應(yīng)池表面積在1147m3~1576m3之間?！　　　?/span>

基于商業(yè)化光伏太陽(yáng)能板的產(chǎn)電效率，污水廠太陽(yáng)能利用可以補(bǔ)償10%的能耗損失。但是，其對(duì)碳中和運(yùn)行的貢獻(xiàn)率低于回收污水中有機(jī)物的能量或利用水源熱泵技術(shù)回收污水中熱能?！?/span>

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