污水處理實(shí)現(xiàn)碳中和技術(shù)路徑在哪里?
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要實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)就是要減少二氧化碳的排放,使進(jìn)入大氣的溫室氣體排放和吸收達(dá)到平衡。眾所周知,污水中有機(jī)物(COD)實(shí)際上是一種含能物質(zhì),含有大量化學(xué)能,污水處理就是用“以能耗能”的方式將有機(jī)物去除。在這個(gè)過(guò)程中會(huì)消耗大量的電能、燃料和藥劑等資源,間接產(chǎn)生了大量二氧化碳排放到大氣。污水處理行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和就是要減少這些能量的消耗,甚至將有機(jī)物這種含能物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源物質(zhì)加以利用,使得污水處理所需的能量自給自足。
第一,優(yōu)化工藝及設(shè)備能效。污水處理進(jìn)水量和水質(zhì)隨時(shí)間、季節(jié)變化而時(shí)刻波動(dòng),所以污水提升泵、污泥提升泵、回流泵和鼓風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備并非時(shí)刻處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。為此,有必要采取技術(shù)措施來(lái)消除不必要的能量浪費(fèi)。采用交流變頻調(diào)速技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)曝氣、合理控制回流量,從而保證設(shè)備處于高效運(yùn)行狀態(tài),使處理工藝處在最佳運(yùn)行工況。然而,運(yùn)用交流變頻調(diào)速技術(shù)的前提是需對(duì)實(shí)際水質(zhì)、水量變化特性及時(shí)了解。在此方面,水質(zhì)、水量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以起到在線信息實(shí)時(shí)傳遞的作用。在線監(jiān)測(cè)儀表不僅能實(shí)時(shí)解讀水質(zhì)、水量信息,更為重要的是還可以與數(shù)學(xué)模擬技術(shù)相結(jié)合,優(yōu)化工藝運(yùn)行,從而實(shí)時(shí)提供變化水量、水質(zhì)情況下對(duì)應(yīng)的曝氣量、回流量等控制參數(shù),為變頻調(diào)速設(shè)備提供準(zhǔn)確的調(diào)控指令。此外,研發(fā)新型的曝氣設(shè)備也是污水低碳運(yùn)行的一個(gè)技術(shù)方向,曝氣設(shè)備動(dòng)力效率與氧轉(zhuǎn)移效率的提高顯然有助于污水處理廠的低碳運(yùn)行。
在污水處理過(guò)程中,減少碳源、化學(xué)藥劑的投加也有助于降低間接能耗。所以,應(yīng)從污水處理工藝入手,充分利用工藝內(nèi)部單元特點(diǎn),采取技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)藥劑低投量甚至無(wú)化學(xué)藥劑投加而達(dá)到強(qiáng)化脫氮除磷的目的。
第二,污泥的資源化利用。污水處理產(chǎn)生的污泥中含有機(jī)物的含量較高,可以用來(lái)制備沼氣和提取氮磷有機(jī)物,沼氣可制成壓縮天然氣或用于發(fā)電,而氮、磷等有機(jī)物則可以以鳥糞石的形式回收。此外,沼氣還可以作為清潔能源直接用于市政燃?xì)饣蚪煌ㄈ剂涎a(bǔ)充。通過(guò)高溫厭氧消化技術(shù)和沼氣發(fā)電技術(shù),將污泥轉(zhuǎn)化為電能,用以補(bǔ)償污水處理的電能消耗。厭氧消化指污泥在厭氧的條件下通過(guò)微生物的降解消化作用使有機(jī)物分解,最終產(chǎn)生以甲烷為主的沼氣等,然后利用其產(chǎn)生的甲烷發(fā)電給污水處理提供電力。
第三,污水的資源化利用。污水中蘊(yùn)含著相當(dāng)可觀的熱量,這部分熱量可以通過(guò)污水源熱泵技術(shù)對(duì)其進(jìn)行收集和傳輸,為廠區(qū)甚至廠區(qū)周邊生活區(qū)進(jìn)行供暖或者制冷,有著非常大的碳補(bǔ)償潛力。污水源熱泵的合理應(yīng)用將帶來(lái)可觀的二氧化碳排放消減量,不僅為污水處理的運(yùn)行節(jié)省了熱量,也有利于污水處理實(shí)現(xiàn)“碳中和”運(yùn)行模式,達(dá)到間接減少碳排放的效果。
隨著人們對(duì)碳減排的認(rèn)識(shí),“碳中和”運(yùn)行已經(jīng)成為了污水處理行業(yè)的必然趨勢(shì),在實(shí)現(xiàn)“碳中和”的過(guò)程中,污水處理行業(yè)也是必不可少的一環(huán)。要實(shí)現(xiàn)“碳中和”的目標(biāo),污水處理行業(yè)應(yīng)該在污水處理工藝的節(jié)能減排上不斷探索,不斷開創(chuàng)和完善低碳運(yùn)行與碳回用技術(shù)。