污水處理過(guò)程中能耗成本占比很高 污水處理廠可以成為“發(fā)電廠”

“未來(lái)中國(guó)城市‘水—能源—?dú)夂蜃兓w系的趨勢(shì)包括技術(shù)智能化、氣候適應(yīng)化和資源再生化、質(zhì)效精細(xì)化、價(jià)值體系化等趨勢(shì)?！边@是日前在“中丹可持續(xù)水技術(shù)峰會(huì)”(以下簡(jiǎn)稱“峰會(huì)”)上正式發(fā)布的《水美中國(guó)：共譜水與能源同美共生的可持續(xù)新未來(lái)白皮書(shū)》(以下簡(jiǎn)稱《白皮書(shū)》)上提出的。

《白皮書(shū)》由格蘭富與國(guó)際水務(wù)智庫(kù)(GWI)共同撰寫，以“水—能源—?dú)夂蜃兓斌w系為基礎(chǔ)，探討中國(guó)在供水保障、水質(zhì)改善，以及應(yīng)對(duì)氣候變化方面的挑戰(zhàn)，旨在為城市水系統(tǒng)管理和可持續(xù)發(fā)展提供一定的借鑒和參考。

峰會(huì)由丹麥出口協(xié)會(huì)與格蘭富共同舉辦。據(jù)介紹，今年是丹麥出口協(xié)會(huì)為期3年的“中丹U-SE水項(xiàng)目”啟動(dòng)的第一年。

水處理行業(yè)要關(guān)注能源消耗問(wèn)題

“水處理行業(yè)也要關(guān)注能耗問(wèn)題?！敝幸?guī)院(北京)規(guī)劃設(shè)計(jì)公司生態(tài)市政院院長(zhǎng)、GWI中國(guó)水業(yè)特邀顧問(wèn)王家卓給出一系列數(shù)據(jù)表明，水與能源消耗、氣候變化等問(wèn)題密不可分。

聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前全球用于能源的生產(chǎn)用水共計(jì)占全球水資源消耗總量的15%左右，而水的相關(guān)生產(chǎn)和運(yùn)輸也是能源的主要消耗單元。美國(guó)2017年能源消耗量中約2% 用于飲用水和污水處理系統(tǒng)，共產(chǎn)生約4100萬(wàn)噸溫室氣體。而全球污水處理等水處理行業(yè)的碳排放量目前大約占全球碳排放量2%左右。

“水和廢水的處理流程消耗了25%～40%的市政電力?！钡溎喜克芯恐行?、丹麥水廠首席執(zhí)行官M(fèi)ads Leth介紹說(shuō)，一直以來(lái)，人們更關(guān)心水處理行業(yè)的效果、水質(zhì)如何，而對(duì)水處理行業(yè)的能源消耗問(wèn)題并未過(guò)多關(guān)注。但實(shí)際上，水處理行業(yè)的能源消耗問(wèn)題一直存在。

大連首創(chuàng)水務(wù)有限公司總經(jīng)理康弘曾告訴記者，污水處理過(guò)程中的能耗在污水處理成本中占比很高。

《白皮書(shū)》顯示，由于不同的污水處理廠所用的處理技術(shù)級(jí)別、設(shè)備類型和總廠規(guī)劃不同，每個(gè)廠的能耗也差別較大。據(jù)《2015年城鎮(zhèn)排水統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)》顯示，全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗范圍約在0.01~2.014千瓦時(shí)/立方米。據(jù)丹麥的國(guó)際水泵制造商格蘭富集團(tuán)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，水泵消耗的能源占所有與水相關(guān)的設(shè)施能耗的10%左右。

王家卓認(rèn)為，污水處理廠中曝氣的精確控制很關(guān)鍵，很多能耗消耗在污水處理廠曝氣系統(tǒng)中，在這方面做一些工作，都能減少二氧化碳排放。

新興技術(shù)促進(jìn)節(jié)水即節(jié)能

《白皮書(shū)》指出，協(xié)調(diào)并平衡“水—能源—?dú)夂蜃兓惫猜?lián)共存的關(guān)系，在氣候變化的大背景下對(duì)城市水環(huán)境和能源進(jìn)行全過(guò)程的統(tǒng)籌管理。水和能源在生產(chǎn)處理過(guò)程中相互依存而又相互制約，“節(jié)水即節(jié)能”。

《白皮書(shū)》顯示，在2007年至2017年間，中國(guó)的污水處理量從176.5億噸增加至569.8億噸，實(shí)現(xiàn)了逾3倍的驚人增長(zhǎng)。未來(lái)還將繼續(xù)增長(zhǎng)。在這種背景下，“廠網(wǎng)一體化”項(xiàng)目、智能化排水系統(tǒng)將越來(lái)越普遍。智能化的管理系統(tǒng)不僅可以提高污水處理廠的運(yùn)行效率，還可以有效降低能耗控制成本。目前，國(guó)際上已有許多污水處理廠自動(dòng)化運(yùn)行的案例，有的已實(shí)現(xiàn)節(jié)能高達(dá)40%、降低能源成本高達(dá)50%、降低化學(xué)品消耗高達(dá)35%的顯著成果。

《白皮書(shū)》中介紹說(shuō)，2017年，威爾士自來(lái)水公司(Welsh Water)公司在拉內(nèi)利市的整個(gè)合流排水系統(tǒng)和泵站中部署了傳感器，以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，并使用算法泵站控制來(lái)優(yōu)化流量，使得每年的合流制溢流污染次數(shù)從414次減少到140次，溢流污染流量成功削減95%。由于這些優(yōu)化措施，為拉內(nèi)利市節(jié)省了一座5萬(wàn)立方米的污水蓄水池的投資。

《白皮書(shū)》指出，全球范圍內(nèi)涌現(xiàn)出節(jié)能水泵、智能管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)化污水廠等新興技術(shù)，在節(jié)水和節(jié)能方面成效顯著。專家指出，通過(guò)對(duì)水泵的節(jié)能改造，最高可以幫助部分系統(tǒng)節(jié)省近40%的能耗。而通過(guò)使用具有數(shù)字化智能監(jiān)控、計(jì)量和數(shù)據(jù)分析等功能的水泵，則可幫助商用建筑的供水系統(tǒng)節(jié)能20～50%。

格蘭富中國(guó)區(qū)建筑事業(yè)部總經(jīng)理方勇介紹說(shuō)，南京鋼鐵集團(tuán)把原來(lái)的52臺(tái)冷卻水循環(huán)水泵換成格蘭富的高效節(jié)能泵，能耗較改造之前平均下降27.5%，每年節(jié)省用電約1446萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于每年減少14417噸二氧化碳的排放。

將污水處理廠變成能源回收工廠

“未來(lái)可以將污水處理等行業(yè)的能源進(jìn)行回收利用?！蓖跫易拷榻B說(shuō)，丹麥的一些污水處理廠在這方面做得非常好，比如丹麥VCS供水與污水處理公司甚至可以向外輸出能源。“現(xiàn)在，歐洲一些城市提出將污水處理廠變成能源回收工廠，變成水回收的工廠，這些都是新趨勢(shì)。中國(guó)現(xiàn)在也提出了自己的概念水廠。”

《白皮書(shū)》指出，除了廢水的回用之外，污水處理廠中各處理環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢熱、沼氣等能量也可以通過(guò)有效的措施進(jìn)行回收，從而實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能和能源補(bǔ)償。例如，可以增加污水厭氧消化處理階段的能量回收、或通過(guò)改進(jìn)收集、預(yù)處理、消化來(lái)提高污泥處理質(zhì)量、加強(qiáng)污水處理的沼氣回收、以及增加可再生能源在污水處理廠中與常規(guī)能源的協(xié)同使用等，對(duì)污水處理廠整廠的能源使用效率進(jìn)行優(yōu)化。

在全球的污水處理領(lǐng)域，許多先進(jìn)的技術(shù)、工藝正在被應(yīng)用到污水處理領(lǐng)域，以增加可利用能源的回收。比如，泰晤士水務(wù)公司位于英國(guó)倫敦的貝辛斯托克污水處理廠在2017到2018年的時(shí)候?qū)ζ湮勰嗵幚碓O(shè)施進(jìn)行了升級(jí)改造，通過(guò)引入先進(jìn)的熱水解技術(shù)以及厭氧消化技術(shù)，大大增加了沼氣的回收，每天收集的沼氣可以產(chǎn)生高達(dá)62兆瓦時(shí)的電力，可以為整個(gè)污水廠供電，并將50%的額外剩余電力輸出到社區(qū)，不僅降低了運(yùn)營(yíng)成本，更減少了碳足跡。

《白皮書(shū)》指出，傳統(tǒng)的水與能源的相互制約的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系將向互相輔助的合作關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)變——可再生能源的開(kāi)發(fā)利用將使耗能較大的非常規(guī)水資源的開(kāi)發(fā)得以普及?？稍偕茉吹目焖侔l(fā)展將帶來(lái)可再生水資源的快速發(fā)展。

編輯：王媛媛