污水处理这个事,听起来似乎是个环保的事,但实际上并不完全是这么回事。大家也知道,污水处理行业是个高能耗行业,尤其是在环保督察和排放标准越来越严格的形势下,污水厂不惜过量投入电耗,以高能耗换取高水质。长久以来,污水处理厂至少有50%的成本来源于电费。据统计,污水处理电耗大约占全社会总电耗的1%。
污水厂“节能降耗”的口号喊了几十年,以前是为了降成本,而现在,在碳中和的大背景下,碳减排又成了一个重要目标。据统计,污水处理行业的碳排放量约占全社会总排放量的1%,而污水厂因为耗电所形成的碳排放,大概占全社会总排放的0.5%。
所以说,降低电耗,就是降低碳排放。针对高能耗的问题,许多污水厂也进行了各种升级改造,通常有3条路径。
1、提升污水厂运营管理水平
首先我们要明白,污水厂的高能耗是什么原因导致的?一是落后的工艺设备,二是粗放的运营管理。
先说工艺设备。落后的设备能耗高,这是毋庸置疑的,只要淘汰换新就行,但是工艺的话就稍微有点复杂。要想从工艺环节降低能耗,首先就要知道污水厂的电到底耗在哪里了,这就需要进行能耗审计工作,对污水处理各环节的能耗进行统计分析。这样做的好处,一个是大概能确定自己有多大的节能潜力,好制定节能目标;第二是通过与行业的能耗基准作对比,可以找出能耗较高的工艺环节,进而制定具体的节能计划。
2、提高污水处理过程中的能源回收率
污水处理中有两个途径可以回收能量,一个是剩余污泥的利用,另一个是污水厂尾水中余温热的利用。
剩余污泥可以通过厌氧消化产生沼气,再进行热电联产,可供污水厂使用。不过这里存在一个问题,那就是沼气的产生量取决于剩余污泥量,而剩余污泥量又跟进水有机物浓度(COD)有关,而我国进水碳源又是普遍不足的,搞定水中的污染物已经是心有余而力不足,到了剩余污泥这一步,剩下的碳源就更少了,所以通过剩余污泥回收的能量,相比于污水厂自身消耗的能量,还是小巫见大巫。
不过,这也有解决的办法,有些污水厂会同时收集厂外生物废弃物与污泥共消化,这样既增加了沼气产量,又减少了废弃固体量,产生了1+1>2的效果。在奥地利的一个工程案例中,共消化中添加有机废弃物至25%,有机负荷增加了94%,而沼气产量可以增加2倍。
另外一个解决办法是碳源分离技术。这种技术可以使污水中大部分COD进入到污泥中,提高污泥厌氧消化的产能效率。目前,国际上先进的碳源分离技术主要为一级化学强化法、高负荷活性污泥法以及厌氧膜生物反应器法。
另外一种能源回收方法是利用污水中的热能。这个热能可以通过水源热泵进行回收,由于污水中的余温热不太受重视,应用的比较少,大家可能对此没啥概念。
3、寻找能源替代
这几年最热的新能源就是太阳能了,我国光伏产业在政策的扶植之下,发展迅猛,国家也曾鼓励污水处理企业多多利用自身的场地空间,自己发电自己用,以弥补自己能量上的缺口。
很多污水厂也响应号召,和光伏组起了CP。水处理+光伏的好处很明白,首先是发的电可以供污水厂自己使用,从而降低电耗成本,做的好的甚至还能向电网供电,或许还能有额外的收益;其次是,对于污水厂的转型具有重大意义。
不过我们也能发现,污水厂+光伏的模式并没有大规模落地,其中很重要的一点就是成本问题。光伏发电有个很大的特点,就是发电量很不稳定,需要增加储能设备,发电多的时候储存起来,少的时候就可以用存起来的电量。但是加上储能设备,又是一笔非常大的成本,这对于搞光伏发电站的国企来说,都是不小的压力,更何况是污水厂。
如果污水厂都加上光伏,就还要配置相应的储能设备,相当于是多了一笔重资产,对于企业来讲,是一笔很大的负担,所以水处理+光伏的模式,不是每个污水厂都能搞的。
在碳中和的大背景下,未来的污水厂势必会向精细化、低碳化的方向发展,而现在的每座污水厂,都要不断积累转型的经验,不断进行优化升级,才能不被时代所淘汰。
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