污泥是能夠通過(guò)厭氧消化回收甲烷的底物。然而,剩余污泥量很大程度上取決于進(jìn)水中有機(jī)物(碳源:COD)的濃度。很多情況下進(jìn)水碳源不足,勉強(qiáng)滿(mǎn)足生物處理的需要,甚至不足以進(jìn)行生物脫氮除磷。因此,在許多情況下,污泥轉(zhuǎn)化為甲烷的過(guò)程中很難實(shí)現(xiàn)能量中和。換句話說(shuō),能量中和和傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)去除很難實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中,厭氧消化能力普遍偏高(德國(guó)約為20%),因此可采用外源有機(jī)物與剩余污泥共同消化(實(shí)際上是假中和)。
在奧地利的一個(gè)工程案例中,在現(xiàn)有污泥厭氧消化池中加入有機(jī)垃圾(有機(jī)城市垃圾),改善污水處理廠的能量平衡,實(shí)現(xiàn)沼氣產(chǎn)量“1+”,固體減少1>2”效果(Aichinger 等人)。結(jié)果表明,在共消化中添加25%的有機(jī)廢物使有機(jī)負(fù)荷增加94%,而沼氣產(chǎn)量可提高2倍。該案例研究充分表明,使用有機(jī)物共消化可以幫助廢水處理實(shí)現(xiàn)能源中和。另一方面,污水中的余熱能通過(guò)水源熱泵轉(zhuǎn)化為熱量,平衡能量赤字,甚至實(shí)現(xiàn)碳中和。 對(duì)污水處理廠的能量平衡評(píng)估(一般 COD = 200 ~ 400 mg/L)表明,中國(guó)剩余污泥厭氧消化產(chǎn)生的甲烷僅能覆蓋運(yùn)行能耗的 50% 左右(Hao 等人)。進(jìn)一步研究表明,水源熱泵可以有效地將污水熱能轉(zhuǎn)化為污水處理廠及其周邊建筑供暖,可提供約0.20 kWh·m-3·°C-1凈電當(dāng)量。總體而言,中國(guó)的有機(jī)物和熱能可以有效地提供足夠的電當(dāng)量,以實(shí)現(xiàn)碳中和運(yùn)行目標(biāo)。
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