谈到碳中和和碳减排,很多人认为这是一个投资成本高、回报时间长的问题。

例如,有观点认为,我国污水处理行业的碳排放量仅占全社会排放总量的1%。 实施碳中和和碳减排确实没有必要,即没有经济意义,而且会带来高昂的投资和成本。 成本高。

但这不是事实。

一方面,与其他行业相比,污水处理行业的减碳效益更大。

中国人民大学低碳水环境技术研究中心主任王洪晨表示,“排水及污水处理行业碳排放虽然占比较小,但可以通过改变技术路线来减少碳排放” ,改变运营模式,并辅以适当的低碳转型。与其他行业相比,减碳效益更大。”

另一方面,污水行业的“碳中和”改造不仅能省钱还能赚钱。

施耐德电气工业自动化中国战略与业务发展总监沉洪峰直言,碳中和不应被视为挑战。 其实这是一个双向驱动的事情,同时也蕴藏着更大的机遇。

“短期来看,碳中和的实践会给企业带来一定的成本压力,但从长远来看,企业将通过量化节能和精益转型来节省成本。”

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来源/Aarhus Vand:Marselisborg 污水厂

例如 –

丹麦Marselisborg污水厂在碳中和升级中采取了一系列优化措施(投资300万欧元,其中市政府出资10%),污水厂年耗电量节省约100万千瓦时,减少四倍。 三分之一,吨水电耗降低至0.25kWh/m3。

同时,Marselisborg污水厂通过能源回收每年发电量为480kWh。 这意味着除了足够自用外,还有53%出售给国家电网,还有250kW的余热直接用于区域供热。

综合计算,马塞利斯堡污水厂通过节能降耗节省20.6万欧元,通过出售余热、余电赚取32.6万欧元,加上排污税节省的8万欧元。 一年可节省60万欧元以上,5年回本,赚钱!

近年来,随着“双碳”目标的明确,高耗能行业正在进行低碳转型,作为环境治理行业的排头兵的污水处理行业也不例外。

如果您的污水处理厂正在或计划实施碳减排,以下4个“低碳运营策略”或许对您有帮助。

01

污水处理系统节能降耗

节能降耗意味着减少碳排放,用电量多意味着碳排放多,药品消费多意味着碳排放多。

由于能源消耗产生的CO2占污水处理系统碳排放的主要部分,节能降耗将大大降低污水处理系统碳排放的总体水平。

污水处理系统消耗的能源通常包括电能、热能、化学品等,其中电力消耗约占60%~90%。

污水处理系统的动力消耗主要用于污水污泥提升、生物处理供氧、污泥处理处置等。 此外,格栅、沉砂池、初沉池等处理单元也占了相应比例的能耗。 污水处理系统的每个环节都必须注重节能,才能达到最佳效果。

因此,污水处理系统的节能降耗可以从以下几个方面入手:

1、污水提升泵节能

污水提升泵的耗电量一般占总耗电量的15%~25%,是污水处理厂节能降耗的重点。 其节能措施一般包括以下五点:

1)合理布置构筑物和管道的位置,减少管道长度和局部阻力,充分利用地形,通过降低扬程来降低泵的扬程;

2)选择合适的水泵型号,使其工作点运行在高效段;

3)电机转速和污水流量采用变频调速技术控制,降低了水泵的扬程和功耗;

4)若采用离心水泵,其扬程、轴功率、流量均与泵轮直径比正相关。 通过切割泵轮可降低设计扬程、泵轴功率和控制流量,使水泵运行在最佳效率区;

5)定期对水泵进行维护和检修,采用新型节能水泵,合理调整运行参数和确定水泵运行方式。

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水泵不同运行方式节能效果比较

2、鼓风曝气系统节能

1) 选择高效的鼓风曝气方法

在满足污水处理需要的前提下减少风量是鼓风曝气系统最显着的节能措施。 高效的鼓风曝气方式,可以提高充氧效率,减少风量。

鼓风曝气装置主要有微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切和水力冲击等几种类型。 其中,微孔曝气法气泡小,气液接触面大,氧气利用率高,可节省近20%的曝气能耗。

2)精确控制曝气量

手动调节曝气量劳动强度大且精度低。 曝气不足会影响处理效果,曝气过多会浪费能源。

如果采用精确的曝气控制系统按需供氧,大约可以节省10%的能源。

精确的曝气控制系统根据溶解氧浓度自动调节供氧量,同时检测系统压力变化并及时调整。

3)合理布置曝气装置

当曝气装置安装在水底时,O2在池内分散不均匀,浪费能源和资源。

研究表明,如果在水池进水口布置增氧机多一些,出水口布置增氧机少一些,即需氧量高的地方溶解氧浓度增加,需氧量低的地方溶解氧浓度降低。低,从而可以最大限度地利用能源。 合理利用,达到节能降耗的目的。

综合曝气可以在整个曝气池内均匀地产生小漩涡,并能将小气泡吸至1/3至2/3的深度。 氧气的利用率比布置在一侧的曝气器高,因此综合曝气有利于实现节能降耗。

3、其他节能措施

网格能耗分布如下:网格拦污截流导致水头损失; 机械破碎和处理筛余物时的能耗。 因此,污水后续处理设备应尽可能布置在地势相对低洼的地区,以减少污水提升泵的使用,达到节能降耗的目的。

常用的沉砂池类型有平流式沉砂池、旋流式沉砂池、曝气沉砂池等,而曝气沉砂池中的曝气系统能耗较高,因此为了尽可能降低能耗,采用卧式沉砂池。流沉砂池和旋流沉砂池。

初沉池的类型有平流沉淀池、竖流沉淀池和径流沉淀池。 初沉池的能耗主要发生在排泥设备上,可采用静水压法降低能耗。

在化学品的利用方面,需要精确的剂量,以避免不必要的浪费。 通过优化除磷、消毒、污泥脱水等药剂投加,实现节能降耗。

当进水有机物浓度较低但氮磷处理要求较高时,应尽量减少预处理单元有机物的去除率,以节省后续处理所需的碳源量。

污泥脱水设备是否高效运行将严重影响污泥处理系统的能耗水平。 因此,必须准确计算污泥产量和含水率,并合理确定脱水机的型号和数量,以提高其运行效率。

添加絮凝剂改善污泥脱水性能时,应根据污泥性质的变化,通过实验合理调整投加量。

02

选择合适的污水处理工艺及工艺优化

在选择污水处理工艺时,一定要因地制宜,即最适合的就是最好的。

在经济相对落后的地区,可先采用强化污水一级处理工艺,待条件相对成熟时再过渡到二级处理。 当然,当土地资源比较丰富时,也可以选择利用当地的自然地形。

例如,作为洼地、池塘等污水处理场,应优先考虑人工湿地、稳定池塘等生态处理工艺。 具有建设和运营成本低、运行管理简单、能耗低等优点。 还可以形成独特的生态景观区。 从而将污水处理与改善生态环境结合起来。

在经济发达地区,可采用SBR、氧化沟等主流污水处理工艺。 当污水处理要求较高时,可采用深度处理工艺,减少对周围生态环境的影响,为污水资源化利用做好准备。

厌氧生物处理不需要供氧,因此消耗能源较少,污水中的有机物转化为CH4能量。 如果回收利用,不仅可以减少CH4排放,还可以减少化石燃料的消耗,从而减少碳排放。

当进水BOD浓度超过300mg/L时,厌氧生物处理工艺属于低碳,其碳减排效果随着进水有机物浓度的增加而增加。

此外,厌氧生物处理工艺一般产生的污泥较少,这凸显了其经济和环境优势。 可见,在条件适宜时采用厌氧生物处理工艺符合可持续发展的战略方向。

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不同废水处理工艺的碳排放

短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、反硝化除磷等新工艺不仅提高污染物去除效率,而且节省投资、降低能耗、减少碳排放。 但由于缺乏实际操作经验,有必要加大对这些工艺的研究力度,使其真正服务于节能减排。

03

选择合适的污泥处理处置技术

不同污泥处理处置工艺的碳排放和低碳化水平对比如下表所示。

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不同污泥处理处置方式碳排放及低碳化水平比较

不难看出,各种污泥处理处置过程中,填埋的碳排放量最大。 填埋1吨湿污泥(含水率60%)将产生约500kg碳排放; 污泥厌氧消化+沼气发电低碳化程度最高,其次是污泥余热干化+焚烧,其次是余热干化混合燃烧。 这是因为这三种方法同时减少了污泥填埋场的甲烷排放和化石燃料使用间接造成的碳排放。

04

合理规划污水收集和输送系统

如果把污水处理厂比作心脏,那么污水收集和输送系统就是遍布全身的血管。

但中小城镇污水处理系统建设中,“重工厂、轻网络”的问题依然突出。 这使得污水处理厂和污水管网不配套,污水收集不足,污水处理系统无法充分发挥减排效益。

沉积在管网中的污染物在氧气不足的情况下会发生厌氧反应,产生CH4。 随着水力停留时间的延长和管径与截面积比的增大,CH4的量增加。

因此,需要完善污水收集和输送系统,提高施工质量,加强管道维护和清洗,防止泄漏,减少污染物在污水管网的沉积。 这将在一定程度上减少碳排放,促进污水处理系统的完善。 低碳运营。

污水管网越长,收集和运输过程中消耗的能源就越多,间接排放的CO2也就越多。 为了减少这部分碳排放,传统观念需要适当改变:

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