惟创环境：污水厂实现“碳中和”的途径

　　总之，他们想尽各种办法将进水中的碳送入消化池，力争不漏掉一丁点儿。 而在国内的污泥处置领域，小红门和高碑店污泥处理中心成功运行，污泥产气率超出预期目标，除满足热水解能量平衡的需要外，还有余量。这充分表明，污泥高级厌氧消化技术已经比较可靠、稳定，既为国内污泥处理探索出新思路，同时也为实现碳中和提供有力支撑。

　　4、自产清洁能源“加菜”

　　“加菜”是指通过太阳能光伏发电等做法提供一定的能源补给。 哥本哈根三大污水处理厂之一的Damhusåen污水厂，通过安装光伏太阳能板覆盖了厂区9%的电耗。荷兰Rivierenland水委会也在污水厂旁建造光伏太阳能公园。 不过，这些措施看起来难以实现100%补给，只能做为“加菜”补充。

　　三、如何把左边搞得少少的？

　　1、采用能耗更低的污水工艺

　　目前，污水界主要的低能耗生物工艺包括厌氧氨氧化工艺、好氧颗粒污泥工艺等。以及惟创的VFL垂直流迷宫技术，也属于低能耗工艺。 

丹麦的Marselisborg污水厂于2014年引进了侧流厌氧氨氧化工艺，每年能节省约8万欧的污水税（相当于排污费）和50000kWh的电耗。 

荷兰的污水处理厂则多采用好氧颗粒污泥工艺降低能耗。虽然《NEWs：荷兰2030年污水厂路线图》的报告里，专家们推荐A-B工艺，但各地水委会并没有一窝蜂地采纳。事实上，在过去十年里，好氧颗粒污泥有后来者居上的势头。

2011年，荷兰第一座好氧颗粒污泥污水厂在Epe污水厂投产使用。采用新工艺后，该污水厂立即成为荷兰能耗最低的市政污水厂。

荷兰北部格罗宁根市的Garmerwolde污水厂于2013年引进好氧颗粒污泥，不但占地面积远小于原来A-B工艺，能耗也由原来的0.33kWh/m³降至0.17 kWh/m³。此外好氧颗粒污泥在脱氮除磷以及污泥产量等方面都有显著优势。

咱们VFL工艺的垂直流迷宫格形成的高径比、间歇式曝气及多点气提回流系统正是有利于颗粒污泥的大量形成，相当于一个强化的好氧颗粒污泥法。看来，VFL工艺不但是污水厂提质增效的优良选择，在碳中和升级转型中也将大有用途啊。

　　2、改造升级曝气系统

　　有数据表明，我国污水处理厂吨水电耗一般在0.15～0.28kWh范围。其中，曝气鼓风机电耗所占比例为56.2%。虽然不同处理工艺能耗有所不同，但曝气系统总体能耗占比最大是事实。因此，污水处理厂节能降耗关键点在升级改造曝气系统。

曝气系统主要是提供微生物所需的溶解氧，因此节能的核心是精准掌控微生物的活动过程，防止过度曝气，也要防止曝气不足。这就对系统的智能化、数字化控制提出很高的要求。

咱们VFL工艺正是通过ORP控制实施间歇式精准曝气，使吨水电耗较传统工艺大幅降低。

另外，曝气的方式也在很大程度上影响能耗。丹麦哥本哈根的BIOFOS水务将其管理的污水厂由表面曝气升级为微孔曝气，使曝气能耗降低约57%。

　　3、优化原料投入环节

　　污水处理工艺多种多样，但本质是通过生化反应来去除水中污染物。因此，在处理环节需要投加碳源和多种化学药剂。这些原材料在生产和运输过程中消耗能源，在投加过程中也消耗一定能源。因此，优化投料环节，有助于节能降耗减少碳排放。

如何优化原料投入环节呢？目前，市场上主要是对加药系统进行配置升级。由常用的变频计量泵升级为数字泵，加药量有不同程度减少。另外，运用AI技术对污水水量、水质等参数和加药系统运行数据等进行大数据分析，形成最优算法模型，从而实现加药系统精细化控制，也能有效降低药品消耗以及设备运行能耗。

北京市东坝再生水厂采用超磁工艺实现磷回收和碳源回用，基本省去了药剂费用。中国城市污水处理概念厂专家委员会王洪臣教授说：“物理技术尤其是各种清洁分离技术，在未来的污水处理中有可能发挥更大的作用，而不再只是预处理角色”。看来有些道理。

咱们VFL技术也仅在必要时或在特定情况下才使用后清洁化学品，能有效降低药品消耗。应该不管是在现下的提质增效时代，还是在未来的碳中和时代，均有很好的用武之地。

　　4、其他设备节能降耗

　　有数据表明，排水泵站也是耗能大户，占城市水务总能耗的35%。因此，对排水泵站进行升级改造，或采用智能化运营模式，能有效降低能耗。 总之，污水处理的节能降耗需要进行系统性的思考和优化，才能取得良好效果。丹麦的Marselisborg污水厂通过SCADA系统（数据采集与监视控制系统）对氨氮、磷浓度进行监控，并对鼓风机、提升泵、搅拌设备和脱水泵实施变频器控制，灵活适应每日变化的进水负荷，从而大幅降低了电耗。还通过使用能效更高的污泥脱水离心机使每年电耗节省50000kWh。各项措施的综合使用，使该电厂总电耗降低25%。节流与开源双管齐下，是该厂实现能量盈余的法宝。

　　四、碳中和是一项系统性的长期工程

　　其一，污水处理行业实现碳中和是一项系统性工程。 从前沿国家的实践经验来看，实现碳中和甚至能量盈余均非某个单点的突破，甚至不是依靠前沿性的工艺技术，而是要全流程进行系统优化。 像丹麦的Marselisborg污水厂和Ejby Mølle污水厂，无不是通过一系列升级改造，从工艺和设备选择等各方面挖掘潜能，提高能量回收效率，降低能耗，很难说是哪个单项的技术突破所带来的成果。 Marselisborg污水厂引进侧流厌氧氨氧化后年电耗降低50000kWh，只相当于其总盈余1.65GWh的一个零头尾数。 这也说明，碳中和不是不可跨越的鸿沟，而是需要我们改变以往粗放型考虑问题的方式，系统设计，深入细节，一定会有很好的成果。

　　其二，实现碳中和是一项长期持续的工程。 为了实现污水厂的能量自给，Aarhus水务努力了10年，从2006年开始对旗下的14座污水厂进行合并，至2016年宣布其管理的Marselisborg污水厂实现能量自给并盈余53%。目前Aarhus水务仍在探索，他们在管理的另一个厂--Egaa污水厂测试碳捕获、主流厌氧氨氧化和ORC废气能量回收等工艺。让人想起一个公司的Slogan：为环境，无止境。 因此，实现碳中和不是等待前沿的技术出现，也不是单靠研发突破，而是公司的各部门、各职能共同努力：运营厂持续探索节能降耗的途径，制造与供应链不断寻找性能更优的设备，技术部门了解成功的技术经验，产品部门创新业务模式等等。

编辑：徐冰冰