市政相关 [案例]奥地利Strass污水厂-碳中和

污水处理碳中和运行是未来污水处理的一种国际趋势。奥地利斯特拉斯（Strass）污水处理厂以主流传统工艺（AB法）与侧流现代工艺（厌氧氨氧化）相结合方式实现剩余污泥产量最大化，在2005年通过厌氧消化产甲烷并热电联产实现了108%的能源自给率，完全达到碳中和运行目标。目前，该厂利用剩余污泥与厂外厨余垃圾厌氧共消化，使得能源自给率高达200%，不仅实现能源自给自足，而且还有一半所产生的能量可以向厂外供应，已成为名副其实的“能源工厂”。
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奥地利作为欧洲发达国家，在能源利用方面一贯强调可持续和低碳减排原则，发展可再生能源和提高能源利用率是其主要能源战略。在污水处理行业，政府同样鼓励回收污水中的可再生能源，以减少对化石能源的依赖和大量排放CO2。在此方面，奥地利滑雪圣地斯特拉斯（Strass）污水处理厂规模虽小，但其在能源回收方面的突出表现使之成为全球可持续污水处理标志性示范厂之一。该厂通过回收污水中能量（CH4）并优化各处理单元运行，早在2005年便已实现了碳中和运行目标，其产能/耗能比已高达1.08，是目前世界上率先实现能量自给自足为数不多的几个污水处理厂之一。
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& }6 d- ~" q: c9 O8 B1 LStrass污水处理厂服务周边31个社区，主要承担居民及游客生活污水处理。由于污水处理厂所在地是著名的滑雪圣地，故该厂服务人口波动较大，夏季约60 000人，冬季则高达250 000人；污水流量也因此在17 000～38 000 m3/d之间波动，平均为26 500 m3/d。
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Strass污水处理厂主流工艺采用较为传统的AB法，以最大限度回收污水中的有机物（COD），其工艺流程如图1所示。
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Strass污水处理厂规模虽小，但通过主流工艺AB法可以获得较多剩余污泥，与外源厨余垃圾一同实施厌氧共消化所产生的生物气（CH4）热电联产（CHP）后完全可以满足其运行能耗（热、电），早在2005年便实现了“碳中和”运行目标，成为污水处理碳中和运行的国际先驱。
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9 A; A! p% m5 r% n$ _9 \Strass污水处理厂运行经验表明，污水处理规模不在大小，只要处理工艺选择得当，便能最大化剩余污泥产量，使之在厌氧消化中转化为可用能源。这与我国视污泥为负担，想方设法进行污泥减量的做法截然相反。能量开源是Strass污水处理厂实现碳中和运行的法宝，特别是利用自身厌氧消化池优势，实时收集厂外厨余垃圾进行共消化，不仅解决了厨余垃圾的稳定处理问题，而且在满足碳中和运行的基础上还可实现向厂外供电、供热。在2005年仅剩余污泥转化能源、实现自给率为108%的基础上，目前该厂剩余污泥与厨余垃圾共消化使能源自给率高达200%，可以向厂外输出一半所产生的能量，已成为名副其实的“能源工厂”。来源：中国给水排水
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补充：工艺及技术措施

& H+ Q# R" b! L  g9 c. n  t' Q8 v1预处理:
: C$ @  ^7 p. G4 x" e3 q污水流至污水处理厂经格栅拦截漂浮物后,用离心泵提升至沉砂池,沉砂池可去除30%砂粒形式的悬浮物。
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2生物处理:
两段式AB工艺
9 u$ [% q( [& S; M2 xA段是充分吸附、转化原污水中的有机物,氮和磷也会因细菌合成或化学沉淀而明显减少;
4 C+ r+ ]: c6 v3 c( PB段通过曝气池生物降解去除污水中的有机物,NH4+通过硝化作用被氧化成NO3-,部分NO3-通过同步反硝化作用生成N被去除。

3污泥浓缩:
在将AB段产生的剩余污泥在厌氧消化前,首先要浓缩污泥,减少剩余污泥的体积。
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4厌氧消化:
浓缩后的剩余污泥经厌氧消化产生生物气体(沼气),其中CH4含量58%~62%,厌氧消化产生可再生能源一CH4是污水处理厂能量回收的核心内容.

5热电联产(CHP):
9 N% B8 F8 t. w3 `厌氧消化产生的生物气体以热电联产方式产电、产热、电能转化效率40%左右,余热分别用于消化池加热和建筑采暖。

6污泥脱水:
经机械脱水后形成的高NH4+消化液被送往DEMON工艺进行自养脱氮处理,脱水污泥最终被用于堆肥或焚烧。
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7消化液测流自养脱氮(DEMON)工艺:
( O+ f1 D  U+ }1 W( T8 Y消化液中高浓度NH4+在生物膜外层实现中湿亚硝化,并在其内部完成厌氧氨氧化,脱氨效率可达85%以上,处理后的NH4+同样与处理水被回流至A段吸附池,继续循环处理.
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# J2 Z, W( y8 s8 `, A工艺及技术措施

1、AB法产生的剩余污泥量大,工艺能耗低

经AB段74.3%的进水有机物最终以剩余污泥形式后续处理,这一产量较常规处理工艺要高出许多,且因大部分有机物在A段已经被去除,使得进入B段的有机物含量大为降低,因此B段曝气耗能明显减少.
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# n- h3 I( b' _2、改革脱氮工艺,降低碳源使用量
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该厂运用自养脱氨工艺后,剩余污泥不再用于脱氮,而是被全部用于厌氧消化产CH4,改造后CH4发电量已超过耗电量(108%).

3、曝气、浓缩、脱水设备的改进

! M  g9 B! g6 r7 m- ?更新原有曝气设备相应降低了曝气能耗,污泥泥缩设备和脱水设备的改进也导致能耗减少.

4、通过外加有机物促进CH4增产
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4 L2 j4 y& E+ S# M' s. ~" P该厂通过添加外来有机废物(厨余垃圾)来增加厌氧消化过程中所需的有机底物,进而增加CH4的产量.
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在2005年斯特拉斯污水处理厂便实现了“碳中和“运行目标,成为污水处理碳中和运行的国际先驱,该厂剩余污泥与厨余垃圾共消化使能源自给率高达200%,可以向厂外输出一半所产生的能量,已成为名副其实的“能源工厂“。
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