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污水处理厂能量自给运行措施

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学社资料 发表于 2019-9-11 12:23 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
美国大芝加哥废水管理局(MWRD)成立于1889年,其职能就是保护当地的河流湖泊。目前下辖7座水再生处理厂(WRPs)和22座提升泵站,每年的电耗约6亿kWh,其制定的2023年目标就是通过一系列的节能行动并增加可再生能源开发利用,达到完全能量自给。
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1     节能计划
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  @, t8 t1 e! S" @5 {7 {* z' v1.1     建筑能源审计6 c; g1 D5 \2 ?( \% r2tech.cn

/ q* Y- w( ?& |# o5 X5 j  n8 i& Z# ^6 GMWRD专门雇了一家能源合同管理服务商,对所有的建筑能耗源进行分析审计,提出相应的节能措施或者采用新的节能产品更换老旧设备材料,比如采用升级的LED内饰照明及自控技术、蒸汽保温隔热材料或者更换锅炉设备等。根据估算,每年可以节约80万美元。
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2 e  q- ]. l6 W: y; i# G+ A1.2     能源削减
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5 e; R" L- ^6 ?6 O" ^2 n* iMWRD下辖的污水厂和泵站用电对当地电网造成非常重要的影响。当电网经历高峰用电时,MWRD主动通过关停部分设施、将污水调蓄在截流管内来削减用电量,帮助当地电力公司应对用电负荷高峰,电力公司作为交换每年补偿约190万美元。
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1.3     污泥干化替代
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# y! U! U' I; U  A4 e/ `, [MWRD每年产生16.5万吨干污泥,并采用多种污泥管理,包括污泥林地回用、干化污泥用于公园或高尔夫球场或污泥造粒制造商业肥料。MWRD目前正在安装一套污泥堆肥设施(堆肥设施的能耗明显低于污泥干化),采用树皮或树木碎渣作为添加剂,通过高温堆肥制作A级污泥产品,预计2016年产生1万吨堆肥产品。
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5 Q4 X$ f* ~7 N1.4     新技术新工艺
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3 z/ {0 [$ s. `! W" j0 {氨氮排放会导致水体水质恶化,传统通过充氧去除氨氮的工艺需要大量能耗。新的氨氮去除工艺比如“厌氧氨氧化”或“短程硝化”在去除氨氮的同时,耗氧量减少导致能耗降低。MWRD目前正在其下辖的Egan污水厂建设一套用于离心脱水上清液处理的ANITATMMox厌氧氨氧化工艺。该工艺是一种基于MBBR技术的单级脱氮工艺,适用于高氨氮浓度的污水处理,其氨氮去除率大于90%,总氮去除率达到75%~85%,同时无需外加碳源,与传统硝化反硝化脱氮工艺相比能耗较低。& ?, e4 }. q- G2 [0 Z+ T2tech.cn
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3 h+ y" C/ s3 a# K9 ~Egan污水厂利用原有溶气气浮池改建为ANITATMMox工艺池,该污水厂处理Egan污水厂(规模为50MGD)和Kirie污水厂(规模为72MGD)两个厂的污泥。由于工艺限制,污泥离心脱水上清液需要排入污水管道输送至15英里外的O’Brien污水厂,这加剧了管网的臭气和腐蚀问题。采用ANITATMMox工艺就地处理上清液,可以节约输送的能耗。
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! G' _. |/ J; x1 R$ C  y9 r! \1 HMWRD还在研究将厌氧氨氧化技术用于污水处理主流程,如果研究成功,将完全改变污水脱氮进程,节约曝气能耗40%以上,约1.2亿kWh/年,相当于4500户家庭的年用电量。
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另外,MWRD还与GE公司合作,研究该公司一项国际领先的创新技术——膜曝气生物膜反应器(MABR),又称ZeeLungTM。该技术采用一种特殊的膜产品,将氧气通过这种膜供给附着在膜表面的生物膜微生物,能有效提高原有曝气池的处理能力,无需增设反应池,同时该技术还能改善TSS、氨氮的去除效果(尤其是低温条件和高峰流量期间)。据估计,该技术可节约供氧能耗40%左右。
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) {4 I+ @) F3 |* S' a9 l- {该试验装置目前用在O’Brien污水厂的侧流处理工程中,用于确定MABR技术相应的硝化速率、氧转移速率和充氧效率等技术参数,一旦通过长期试验证明效果后,该技术将可用于整个污水处理处理流程(250MGD规模,雨季流量450MGD),每年能够节约电量达到1500万kWh。1 m  M5 T7 @$ O+ a; G7 I# H# d2tech.cn
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1.5     绿色屋顶安装
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2014年,RacineAvenue泵站安装了一套33000平方英尺的屋顶系统,其中29300平方英尺是太阳光反射装置(反射指数为86),通过减少屋顶吸热而降低空调负荷;另外的3700平方英尺为绿色植物系统(包括8种不同植物种类),起到隔热、减少雨水径流、去除雨水污染负荷等效果。
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2     可再生能源开发( `: S- s2 S& {) j* o( a6 w4 g2tech.cn

  E. I& ~5 T: n6 _9 X4 U1 @2 v2.1     水电开发! P/ J0 Y/ r7 w4 ^' Z% w5 R2tech.cn
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1907年,MWRD在芝加哥排水和航运渠道与DESPlaines河流交汇处新建了一座Lockport水电站,利用渠道排入河流近38英尺的水头落差进行水力发电,目前的装机容量为2台6MW发电机,每年发电量为4000万kWh,全部出售给当地电力公司。
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2.2     联合消化和甲烷利用
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. L+ e+ h( P; `) H2 W2 AMWRD下辖污水厂采用厌氧消化处理污泥,7座污水厂的污泥集中到4座污水厂处理,厌氧消化池共计46个。厌氧消化产生的沼气含60%以上的甲烷,可以用来通过沼气锅炉产生蒸汽或热水用于消化池或其他工艺加热。: `& h- F+ U8 {' ?0 E2tech.cn

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为了扩大沼气产量,MWRD接纳工业或商业有机废弃物作为消化池进料进行联合消化。有机废弃物包括固态或液态的来自食品加工、酿酒、奶制品、生物柴油厂的高浓度有机废料,以及来自餐馆和炼油厂的废油脂。MWRD在Calumet污水厂建了一座有机废弃物接收站,接纳储罐运来的有机废液。该厂的12座厌氧消化池通过联合消化,沼气产量增加了75%。$ f5 K0 k/ P% X$ X2tech.cn

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MWRD还计划建设一座沼气处理站,将沼气进行提纯并压缩产生压缩天然气(CNG)供给车辆使用,从而减少汽油用量和温室气体排放。CNG销售收入和废弃有机物收集的处置费都可以补偿污水厂的运行费用。
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MWRD目前还正在Stickney污水厂建设一套类似的联合消化系统。该厂的24个厌氧消化池将每天接纳100万加仑的来自当地餐馆和杂货店的食品废弃物,这类源头分类收集的有机物能将厌氧消化的沼气产量提高一倍,可以产生相当于每年2000万加仑汽油的CNG。
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+ G! ]+ `6 y) @" a3     热能利用
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1 \1 q/ `- E5 `# F% k2012年,MWRD开始在Egan污水厂尝试安装太阳能光伏屋顶的太阳能热水系统,用于预热锅炉补充水,污泥处理热水及其他需要热水的场合。同时在Kirie污水厂尝试了污水源热泵,将处理后出水的余热用于厂内综合楼的空调,能够节约综合楼空调用电的50%左右。
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