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污水處理過程中能耗成本占比很高 污水處理廠可以成為“發電廠”

   “水處理行業也要關注能耗問題。”中規院（北京）規劃設計公司生態市政院院長、GWI中國水業特邀顧問王家卓給出一系列數據表明，水與能源消耗、氣候變化等問題密不可分。

     聯合國統計數據顯示，目前全球用于能源的生產用水共計占全球水資源消耗總量的15%左右，而水的相關生產和運輸也是能源的主要消耗單元。美國2017年能源消耗量中約2% 用于飲用水和污水處理系統，共產生約4100萬噸溫室氣體。而全球污水處理等水處理行業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。”丹麥南部水研究中心、丹麥水廠首席執行官Mads Leth介紹說，一直以來，人們更關心水處理行業的效果、水質如何，而對水處理行業的能源消耗問題并未過多關注。但實際上，水處理行業的能源消耗問題一直存在。

     大連首創水務有限公司總經理康弘曾告訴記者，污水處理過程中的能耗在污水處理成本中占比很高。

      由于不同的污水處理廠所用的處理技術級別、設備類型和總廠規劃不同，每個廠的能耗也差別較大。據《2015年城鎮排水統計年鑒數據》顯示，全國城鎮污水處理廠的能耗范圍約在0.01~2.014千瓦時/立方米。據丹麥的國際水泵制造商格蘭富集團發布的數據顯示，水泵消耗的能源占所有與水相關的設施能耗的10%左右。

     污水處理廠中曝氣的精確控制很關鍵，很多能耗消耗在污水處理廠曝氣系統中，在這方面做一些工作，都能減少二氧化碳排放。新興技術促進節水即節能，協調并平衡“水—能源—氣候變化”共聯共存的關系，在氣候變化的大背景下對城市水環境和能源進行全過程的統籌管理。水和能源在生產處理過程中相互依存而又相互制約，“節水即節能”。

       在2007年至2017年間，中國的污水處理量從176.5億噸增加至569.8億噸，實現了逾3倍的驚人增長。未來還將繼續增長。在這種背景下，“廠網一體化”項目、智能化排水系統將越來越普遍。智能化的管理系統不僅可以提高污水處理廠的運行效率，還可以有效降低能耗控制成本。目前，國際上已有許多污水處理廠自動化運行的案例，有的已實現節能高達40%、降低能源成本高達50%、降低化學品消耗高達35%的顯著成果。

       2017年，威爾士自來水公司（Welsh Water）公司在拉內利市的整個合流排水系統和泵站中部署了傳感器，以優化網絡運行，并使用算法泵站控制來優化流量，使得每年的合流制溢流污染次數從414次減少到140次，溢流污染流量成功削減95%。由于這些優化措施，為拉內利市節省了一座5萬立方米的污水蓄水池的投資。

         全球范圍內涌現出節能水泵、智能管網監測系統和自動化污水廠等新興技術，在節水和節能方面成效顯著。專家指出，通過對水泵的節能改造，最高可以幫助部分系統節省近40%的能耗。而通過使用具有數字化智能監控、計量和數據分析等功能的水泵，則可幫助商用建筑的供水系統節能20～50%。

          格蘭富中國區建筑事業部總經理方勇介紹說，南京鋼鐵集團把原來的52臺冷卻水循環水泵換成格蘭富的高效節能泵，能耗較改造之前平均下降27.5%，每年節省用電約1446萬千瓦，相當于每年減少14417噸二氧化碳的排放。

      “未來可以將污水處理等行業的能源進行回收利用。”王家卓介紹說，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。中國現在也提出了自己的概念水廠。”

        除了廢水的回用之外，污水處理廠中各處理環節所產生的廢熱、沼氣等能量也可以通過有效的措施進行回收，從而實現更好的節能和能源補償。例如，可以增加污水厭氧消化處理階段的能量回收、或通過改進收集、預處理、消化來提高污泥處理質量、加強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能源的協同使用等，對污水處理廠整廠的能源使用效率進行優化。

       在全球的污水處理領域，許多先進的技術、工藝正在被應用到污水處理領域，以增加可利用能源的回收。比如，泰晤士水務公司位于英國倫敦的貝辛斯托克污水處理廠在2017到2018年的時候對其污泥處理設施進行了升級改造，通過引入先進的熱水解技術以及厭氧消化技術，大大增加了沼氣的回收，每天收集的沼氣可以產生高達62兆瓦時的電力，可以為整個污水廠供電，并將50%的額外剩余電力輸出到社區，不僅降低了運營成本，更減少了碳足跡。

      傳統的水與能源的相互制約的競爭關系將向互相輔助的合作關系進行轉變——可再生能源的開發利用將使耗能較大的非常規水資源的開發得以普及。可再生能源的快速發展將帶來可再生水資源的快速發展。

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