污水处理“碳中和”运行能耗赤字来源及潜能测算

第30卷第20期2014年10月中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATERVo1．30No．200ct．2014处理“碳中和”运行能耗赤字来源及潜能测算郝晓地，黄(北京建筑大学北京应对气候鑫，刘高杰，胡沅胜变化研究与人才培养基地，北京100044)摘要：“碳中和”运行是污水处理技术今后发展的必然。剩余污泥固然可以作为污水处理运行能耗自给自足的重要来源，但是剩余污泥的多寡又取决于进水中有机物的含量。在有机物浓度普遍偏低的我国市政污水处理厂，单靠剩余污泥转化能源显然难以满足全部运行能耗。本研究测算表明，利用污水处理厂出水作为水源热泵制冷、制热，或通过在主要处理单元上设置光伏发电组件可以产生非常可观的热量或电能。水源热泵只需使用不到15％的处理水量便可以满足至少50％以上的运行能耗，完全可以弥补因剩余污泥转化能源不足而形成的能源赤字。相形之下，光伏发电可获得的能量则显得有些“微不足道”，仅能满足约10％的运行能耗。这表明，我国市政污水处理厂通过剩余污泥转化能源和污水源热泵方式一般就可以满足“碳中和”的运行目标。关键词：污水处理运行；碳中和；水源热泵；光伏发电；能量平衡；碳减排中图分类号：TU992文献标识码：B文章编号：1000—4602(2014)20—0001—06EnergyDeficitsandTheirPotentialReplenishmentsofWastewaterTreatmentOperationtowardsCarbonNeutralHA0Xiao—di，HUANGXin，LIUGao—jie，HUYuan—sheng(BeqingClimateChangeResearchandEducationCentre，Beo'ingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beo'ing100044，China)Abstract：Operationtowardscarbonneutralwillbeadefinitegoalindevelopingwastewatertreat—menttechnologies．Althoughexcesssludgecanbeutilizedasamajorautarkicenergyforwastewatertreat—mentplants(wwTPs)，theamountofenergycontainedinsludgeisdecidedbythecontentoforganics(COD)ininfluentstoWWTPs．InmostofChinesemunicipalWWTPscharacterizedbylowCODinflu-ents．itisobviouslyimpossibletooperateWWTPsonthebasisofenergyconvertedfromsludge．Thecal—culationresultsshowedthatconsiderableenergycouldberecoveredeitherbyapplyingtheefluenttowa-tersourceheatpump(WSHP)orbyinstallingphotovohaiccomponents(PVC)onmaintreatmentunits．Applying15％oftheefluentfromastudiedWWTP．atleast50％oftheenergyconsumptionfromthisplantcouldberecoveredbyWSHP，whichiscompletelypossibletooffsettheenergydeficitduetoinsubfieientenergyconvenedfromexcesssludge．Comparably，theenergyrecoveredbyPVCisinsignificantandjustaccountsfor10％oftheenergyconsumptionoftheplant．ThestudydemonstratedthatChineseWWTPscouldachievetheiroperationstowardscarbonneutralincombinationofenergysourcesconverted基金项目：“十二五”国家科技支撑计划(2012BAJ14B03)水污郝晓地，等：污水处理“碳中和”运行能耗赤字来源及潜能测算第30卷第20期所空调、厌氧消化池加热等)，也可将之送往附近工业与民用建筑作空调之用。这样不仅为水厂自身运行提供了能量，促进污水厂“碳中和”运行，还能将能量输出外用，获取相应的经济价值，间接地减少碳排放。目前，在北京