2020年，Kakolanm?ki污水處理廠(chǎng)借助余溫熱能等能源回收，實(shí)現綜合體氣候影響為-24 931 t 二氧化碳（CO2），綜合碳足跡為負數；不僅自身完成碳中和運行，而且出現大量碳匯。



    Kakolanm?ki污水處理廠(chǎng)地處芬蘭最古老城市圖爾庫（Turku），為改造利用了地下約471 000 m3的巖石場(chǎng)，由圖爾庫地區污水處理有限公司（Turun seudun puhdistamo Oy）于2009年1月1日建成運行。該廠(chǎng)目前主要處理凈化圖爾庫地區近30萬(wàn)居民生活污水以及當地工業(yè)廢水，取代了原先五個(gè)老舊污水處理廠(chǎng)，處理規模為90 000 m3/d。





    該污水處理廠(chǎng)主要包括機械、化學(xué)和生物處理過(guò)程的4條平行污水處理線(xiàn)，主要流程如下圖所示。




    進(jìn)水通過(guò)格柵后投加硫酸鐵化學(xué)藥劑，在初沉池磷污泥與懸浮物（SS）共沉淀，混合污泥排入儲泥罐。


    生物處理采用傳統生化曝氣池，二沉池出水通過(guò)升流慢速砂濾池深度處理。濾層由0.5 m石英砂和1.0 m Filtralite Clean MC 2,5-4過(guò)濾材料（主要為燒焦粘土和淺礫石）組成，保證出水穩定達標。


    該廠(chǎng)還引入了兩組旁路處理單元，洪峰流量（超負荷）進(jìn)水由旁路通過(guò)雙線(xiàn)Actiflo?（高速沉淀池，主要為微砂輔助化學(xué)絮凝過(guò)程），可提高污水處理廠(chǎng)穩定性和抗沖擊能力。



    進(jìn)出水數據顯示，該廠(chǎng)有機物、磷與SS去除率為99%（水質(zhì)標準要求95%），總氮去除率為80%（水質(zhì)標準要求75%），出水指標符合環(huán)境排放要求（ESAVI No 167/2014/2）。


    能源回收


    熱能回收


    位于廠(chǎng)內隧道的熱泵交換站由圖爾庫能源有限公司（Turku Energia Oy）運營(yíng)，主要用于污水處理出水余溫熱能回收，回收熱能就近并入當地熱力管道系統，為近15 000戶(hù)家庭集中供暖 (每年約200 GWh，占圖爾庫地區14%供熱量)；夏季用于區域制冷（每年約30 GWh，占90%該區域制冷量）（數據來(lái)源：https://energia.fi/）。





    據測算，該熱泵站所替代的化石能源每年為圖爾庫地區減少約8萬(wàn)t碳排放量。與此同時(shí)，污水出水平均溫度降低約5~10 ℃，非常接近排放水體環(huán)境溫度，可保護附近海域生態(tài)環(huán)境。


    污泥厭氧消化


    該污水處理廠(chǎng)每年產(chǎn)生約50 000 t干污泥。干污泥經(jīng)油輪被運送至附近Gasum沼氣處理廠(chǎng)（Gasum Oy:n Topinojan biokaasulaitokselle），經(jīng)過(guò)消毒、消化和堆肥處理、處置。消化產(chǎn)生的沼氣經(jīng)熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）也用作該地區供暖和電力。堆肥處理后的污泥用作農/林業(yè)肥料或土壤改良劑。沼氣站采用中溫消化工藝，每年可以生產(chǎn)4 600 000 m3生物沼氣，相當于30 GWh能源。


    其它能源


    除此之外，該廠(chǎng)還利用太陽(yáng)能電池板產(chǎn)電，亦從通風(fēng)管道、空氣壓縮機、泵站冷卻水中回收熱能，以實(shí)現碳中和運行目的。


    碳中和能力評價(jià)








    以上數據可以看到，污水處理廠(chǎng)年均耗能總量為21 042 MWh，而通過(guò)各種形式能源回收總量高達211 415 MWh，產(chǎn)能幾乎是運行能耗的10倍之多。其中，以余溫熱能回收供熱/制冷能量回收占比總回收能量最大，達95%，是主要產(chǎn)能來(lái)源；而污泥厭氧消化產(chǎn)能僅占3.7%，且只能滿(mǎn)足36.8%運行能耗需要（況且在進(jìn)水平均COD=2 100 mg/L下獲得），若僅靠污泥厭氧發(fā)酵距離碳中和目標甚遠（能量赤字73.2%）?？梢?jiàn)，污水余溫熱能是一種潛能巨大的新能源，合理利用熱能讓該廠(chǎng)成為名副其實(shí)的“能源工廠(chǎng)”。


    碳足跡衡算


    2020年，該污水處理廠(chǎng)總碳排量為10 712 t 二氧化碳（CO2），主要排放源為氮氧化物（NxO）和甲烷(CH4)（HSYViikinm?ki 處理廠(chǎng)碳排測算模型）。


    碳足跡核算除考慮污水處理廠(chǎng)運行外，還必須考慮到Gasum Oy沼氣廠(chǎng)以及TSE廠(chǎng)供熱與制冷量。下圖描述了該廠(chǎng)綜合體碳足跡減少情況。