给污水处理厂能耗算笔帐?
一、美国水处理能耗
美国各行业能源消费分析,从1949年到2011年,美国工业消耗电耗占全社会总能耗比例由最高的48%降为约30%,与其他行业能耗占比接近。
根据美国EPRI(美国电力研究协会)1996年做的调查报告显示,当时美国具有超过60000座供水系统及15000座污水处理系统。由于美国属于非工业化国家,这些系统在当时已经属于国家最大的能源消费行业。数据显示(见表1),美国20多年供水及水处理系统电耗占社会总零售电量比约为3%。
二、我国能源结构分析
中国能源结构与美国不同,其中工业电力消耗占全国总电力消费的70%。 居民生活电力消费属于第二大电力消费者,其占全社会电耗比为12%。
据统计局数据显示,我国水的生产和供应业(包括自来水生产和供应、污水处理及其再生利用及其他水的处理、利用与分配)电耗占全社会总电耗的0.8%,占居民生活消费电耗的6%。
三、我国污水处理能耗分析
据文献报道,污水处理耗电为0.2-0.3kwh/m3。可根据表2中数据计算出2005-2011年,我国城镇污水处理电力消费量占生活消费电耗的2%(如图3所示),占全社会总电耗的0.25%(如图4所示),近几年均呈上升趋势。
资料显示,2007年,中国287个地级以上城市市辖区电力消费总量达到16979.8亿千瓦时,占全国电力消费总量32712.4亿千瓦时的51.9%。2007年市政污水处理设施全年累计污水处理总量230亿吨,由此可推算出,2007年市政污水处理设施耗电量占该年城市电耗的0.41%。
需要注意的是,目前统计的市政污水处理电耗约占社会总耗电量仅为城镇污水处理厂的统计数据,并不包括污泥处理的电耗及村镇污水处理设施的电耗。
我国目前有6.74亿农村人口,250多万个自然村,60万个行政村,4万多个乡镇,每天3000多万吨污水排放量, 年累计处理量为87.6亿吨(处理率按80%计算3000*0.8*365),而且村镇污水处理设施多为分散式处理,其系统单耗要高于城市集中式污水处理系统的电耗。根据美国的经验,分散式处理设施的单耗是集中式的3到4倍,所以分散式污水处理耗电约为1kwh/m3,全年电耗为87.6亿千瓦时, 2011年,污水处理量393.13亿立方米,全年城市污水处理电耗117.939亿千瓦时,城乡污水处理共耗电205.539亿千瓦时,占全国电力消耗总量的0.44%。
资料显示,每处理1万吨污水可产生5吨含水率80%的污泥,以2011年数据为例,2011年全国年产湿泥量为1965万吨,根据美国经验值可知污水污泥处理电耗为0.28KWh/m3,一般压滤之后的污泥含水率约为80%,一吨污泥的体积应该约为1m³,全年污泥处理电耗为0.055亿千瓦时。所以,城乡污水及污泥处理占全社会电耗的0.44%。
目前我国水电运行成本一般是0.08-0.12元/千瓦时,火电运行成本约为0.15-0.25元/千瓦时。平均成本为0.15元千瓦时,概念厂可节约17.65亿元成本。
根据我国各行业能源结构分析,目前我国全社会电耗中,工业仍占据超70%,而随着节能减排的进行,势必工业电耗势必下行。而污水处理电耗却成上升趋势,此消彼长之下,该比例仍会继续上升。
与发达国家相比,我国各行业能源消费结构与日本、德国更为类似,二者的污水处理设施占全社会总能耗的比例都近似于1%。而电耗约占污水处理过程能量消耗的50%,所以,沿着概念厂提出的方向,有望为社会节约1%的能源,若全部能源自给则会节省2%甚至更多的能耗。
原标题:给污水处理厂能耗算笔帐?