2020年，Kakolanm?ki污水處理廠借助余溫熱能等能源回收，實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，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。該廠目前主要處理凈化圖爾庫地區近30萬居民生活污水以及當地工業廢水，取代了原先五個老舊污水處理廠，處理規模為90 000 m3/d。





    該污水處理廠主要包括機械、化學和生物處理過程的4條平行污水處理線，主要流程如下圖所示。




    進水通過格柵后投加硫酸鐵化學藥劑，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。


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



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


    能源回收


    熱能回收


    位于廠內隧道的熱泵交換站由圖爾庫能源有限公司（Turku Energia Oy）運營，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t碳排放量。與此同時，污水出水平均溫度降低約5~10 ℃，非常接近排放水體環境溫度，可保護附近海域生態環境。


    污泥厭氧消化


    該污水處理廠每年產生約50 000 t干污泥。干污泥經油輪被運送至附近Gasum沼氣處理廠（Gasum Oy:n Topinojan biokaasulaitokselle），經過消毒、消化和堆肥處理、處置。消化產生的沼氣經熱電聯產（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，該廠還利用太陽能電池板產電，亦從通風管道、空氣壓縮機、泵站冷卻水中回收熱能，以實現碳中和運行目的。


    碳中和能力評價








    以上數據可以看到，污水處理廠年均耗能總量為21 042 MWh，而通過各種形式能源回收總量高達211 415 MWh，產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%，是主要產能來源；而污泥厭氧消化產能僅占3.7%，且只能滿足36.8%運行能耗需要（況且在進水平均COD=2 100 mg/L下獲得），若僅靠污泥厭氧發酵距離碳中和目標甚遠（能量赤字73.2%）。可見，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成為名副其實的“能源工廠”。


    碳足跡衡算


    2020年，該污水處理廠總碳排量為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 處理廠碳排測算模型）。


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