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碳中和水厂来了!是噱头还是黑科技?

作者: 本站 来源: 本站 时间:2021年11月24日
  轰轰烈烈的格拉斯哥气候变化大会(COP26),终于结束了。
  经过一天的“加时”,大会总算就应对未来气候危机达成了协议,没白忙活这半个月。
  中国代表团的一大成就,就是与美国达成了强化气候行动的联合宣言,再次体现了中国的责任和担当(相关阅读:从对话转为合作!中美达成强化气候行动联合宣言。)
  ▼当地时间2021年10月31日,《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方会议在英国格拉斯哥开幕。新华社记者 韩岩 摄
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  场上大国博弈,刀光剑影。场下企业“秀肌肉”,也没闲着。
  这不,“北排碳中和规划和实施方案”就在“C40全球城市气候行动展”上亮相,成功吸引了一大波眼球。
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  今年6月24日,北京排水集团发布《北京排水集团碳中和规划》(2021年-2050年)和《北京排水集团碳中和实施方案》,制定了他们的碳中和时间表和路线图,这在全国污水处理行业尚属首例(相关阅读:中国污水处理行业首家!北排发布碳中和规划与实施方案)
  除了北排,威立雅也发布文章,介绍了他们在法国打造的“世界上第一家实现碳中和的水厂”。
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  “世界上第一家实现碳中和的水厂”,光是看题目,还是挺惊爆的。
  文章透露,自2011年以来,威立雅就一直为法国最大的供水机构——SEDIF集团管理和运营巴黎内郊的饮用水服务。在他们的帮助下,SEDIF已经成为“世界上第一家实现碳中和的水厂”(这是个供水厂)。
  看得出来,碳中和已经成为时下最时髦的环保话题,吸引很多环保企业都想在这方面一展身手。
  那么,这些已经公布出来的“碳中和水厂”,到底是噱头还是黑科技?要想建成一个“碳中和水厂”,都需要什么样的条件?
  参考北排、威立雅的报道,以及最近刚刚投运的宜兴城市污水资源概念厂,《环保圈》总结了“碳中和水厂”的4个共同点:
  壹
  降低能耗
  污水处理厂是能耗大户,这一点毋庸置疑。
  在美国,有16000多座污水处理厂,耗电量占全社会总耗电量的1%。
  在中国,算上工业废水处理和污泥处理,污水处理行业的电耗占比全国总电耗的比例也要超过2%。
  因此,在碳中和背景下,减少能源消耗就成了污水厂的第一要务。
  以北排为例,他们通过推动自主创新的低碳技术--好氧颗粒污泥技术,提高了生化反应效率,可以节省能耗15%以上。
  2022年5月,8万吨/日的吴家村再生水厂好氧颗粒污泥城市污水处理项目即将建成,相比较传统的活性污泥技术,新技术每年可以节约电量116万度,减少二氧化碳排放700吨。
  ▼10月13日,北排副总经理邝诺在全国工商联环境商会第十九期总裁圆桌会议上介绍北排碳中和经验
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  除了能耗,药耗也是污水厂的成本大户。
  特别是在今年药剂价格暴涨的情况下,控制药耗成本,更是成为了污水处理厂的核心诉求之一。
  这方面,刚才提到的好氧颗粒污泥技术也可以实现药剂费用降低50%以上。
  而甭管是能耗药耗,要想降低,“提高管理精度”都是非常重要的手段。
  例如,北排把北京地区划分成四个流域分公司,有意识地进行区域联动。通过管网改造等途径,实现“将高能耗的污水向低能耗污水处理厂输配”,从而平衡碳源占比,基于成本最优化进行水量调度空间分布。
  还有,通过精准调控,能够实现进水污染物浓度季节性变化与能源投入相匹配,这里边挖掘的空间也很大。
  这些手段,使得污水厂的综合电单耗、化学除磷药剂投配率、碳源药剂投配率等数据都出现了明显的下降。
  威立雅这边,也是通过管网改造,让管网效率提高到90%以上,从而大大减少从水处理厂到千家万户运输过程中的能源消耗。
  例如,威立雅开发了一款用于集中管理供水服务的数字化工具——ServO。
  他们在庞大的供水网络上安装了数千个传感器,用以收集实时信息,这些信息汇集到一起,再由ServO提供实时分析,就能及时优化整个供水流程中的供能。
  ▼每天,来自水处理厂、供水网络和各类仪表的数百万数据都会汇集到一起,由ServO提供实时分析
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  由ServO提供的数字化管理,让威立雅能够更快速,更高效地调动专业知识,实时提供供水服务方面的日常建议,为用户提供高质量用水。
  通过这些数字化管理,就能精确定位管网泄漏,确定需要更换的设备等,从而更快速、更高效地提供供水服务。
  贰
  能源替代
  能源方面,除了“节流”,还要“开源”。
  比方说,北排通过沼气热电联产、光伏发电、集团内外水源热泵,“十三五”时期累计减少电力消耗2.1亿度,共计减少二氧化碳排放46万吨。
  他们的再生水厂里有一些闲置空间,于是利用起来,建设分布式光伏发电项目,为水厂提供电源。
  还有污泥高级厌氧消化耦合沼气热电联产,也可以实现“热”和“电”两种能源的回收利用,提高能源利用效率。
  威立雅这边也与此类似,他们在海口和乌鲁木齐的污水处理厂,可以从污泥当中回收能源发电。
  还有前不久刚刚建成投运的宜兴城市污水资源概念厂,也是可以利用沼气进行发电。
  宜兴概念厂里有一个有机质协同处理中心,可以把污水处理产生的污泥,以及外来的蓝藻、餐厨垃圾、秸秆等发酵产生沼气,再用这些沼气来进行发电,每天大约能产生18000度电。
  通过这种方法,宜兴概念厂就能基本实现能源自给,从而大大降低能耗电耗。
  ▼把沼气变成电能,靠的就是这台发电装置
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  总之,利用热电联产、光伏发电、水源热泵、沼气发电等,让污水厂实现能源回收、能源自给,是碳中和的路径之一。
  叁
  资源循环利用
  资源循环利用,主要是水和泥。
  比如,有今年比较热的污水资源化利用。北排通过大力发展再生水,每年可以生产高品质再生水10亿立方米,广泛用于工业用水、景观绿化、市政杂用、河道补水等,改善了城市水环境。
  还有污泥资源化利用。宜兴概念厂的有机质协同处理中心,每天可以产生23吨的有机肥,从而用于绿色农业生产。
  ▼有机肥样品
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  总之,污水厂的资源循环利用无非是两大方面,要么是把水循环利用起来,要么是把泥循环利用起来。
  肆
  植树造林
  此外,建成碳中和水厂,可能还有一些其他的补充手段,比如植树造林。
  以威立雅为例,他们通过对墨西哥、哥伦比亚、塞内加尔等国的造林项目进行财务支持,用来抵消供水系统在最初建造时产生的4.5万吨二氧化碳。
  在这之外,他们每年还要持续植树造林,用于抵消3万吨左右的二氧化碳。
  总之,植树造林虽然不是直接地减排减碳,但也算是水厂实现碳中和的一个补充手段吧。
  伍
  结语
  总的来说,从北排、威立雅和宜兴概念厂的经验,实现碳中和不外乎以上4个方面。
  降低能耗、能源替代、资源循环利用是主要的3个手段,植树造林则是补充。
  当然,这些只是原则,在具体的方式方法上,可以“八仙过海,各显神通”。
  例如能源替代,有热电联产的,也有光伏发电的。有水源热泵的,还有沼气发电的。可以根据不同情况,选择最合适自己的。
  不管哪种方法,只要节省了能源,就是好办法。
  这么看起来,实现“碳中和水厂”,似乎也没那么困难,相信不少企业也都能做到。
  而且,这对污水厂自己,也有很大的好处。例如,降低能耗药耗,就能为污水厂节约不少的成本。
  总而言之,无论是为自己降低成本,还是为地球实现气候风险控制,碳中和都应该是污水厂追求的目标。
  希望在未来,中国能有越来越多的“碳中和水厂”出现。