污水处理节能降耗途径和对策分析(ppt 29页).ppt

污水处理节能降耗途径和对策分析,北京市环境保护科学研究院王凯军博士,目录,运行和管理,工艺和设计,污水处理节能降耗技术分析,处理工艺能耗分析和节能降耗途径,可持续发展的污水处理工艺,设备和材料,一、可持续发展的污水处理技术,钱易院士较早在我国提倡出清洁生产、循环经济和可持续发展问题1、“摇篮坟墓”生命周期方法，“摇篮摇篮”循环经济模式；2、介绍Wageningen可持续发展污水处理模式；3、介绍可持续的生物除磷脱氮工艺；,聂梅生在对水处理技术发展的重新认识一文中提出：1、提出对传统观念重新审视：污水处理有没有污染问题？2、生物处理本质上是高耗能工艺，提出来发展绿色水处理技术；3、节能降耗型的水处理技术将成为我国长期的发展方向；,在可持续发展的新型、高效城市污水处理技术探讨提出：1、可持续发展的污水处理技术的判断准则问题；2、高资源占用和高能耗工艺，不符合可持续发展的基本原则；3、关键需要进行新工艺的不断探索实践，重点解决污泥处理问题,可持续发展污水处理准则,少用或不使用不可再生资源，如：矿物、能源、土地、建筑材料,在处理中回收资源和产生能源；如：水、N、P、沼气、热能等,没有跨介质、跨领域、跨地区污染；如：污泥、电的间接污染,一、可持续发展的污水处理技术,一、可持续发展的污水处理技术,C(植物类),化石能源C煤、石油、天然气,动力,好氧生物处理,O2,O2,CO,CO2,CO2,绿色能源太阳能、风能等,节能降耗,O2,绿色水处理技术,处理污水产生的二氧化碳包括：a)碳源（BOD）转化为二氧化碳;b)消耗动力折合二氧化碳排放。经测算，产生的二氧化碳量为0.29公斤CO2/吨水.天。10万吨规模的污水处理厂产生的二氧化碳量排放量相当于：2603辆汽车全年总排放量,一、可持续发展的污水处理技术,a)反硝化除磷或其他脱氮工艺;b)磷回收工艺；c)污泥或污水消化,传统污水处理工艺,可持续发展的工艺,一、可持续发展的污水处理技术,关于可持续发展,集中与分散聂梅生,源头控制Lettinga,厌氧处理Jewell,应用新技术，绝对是要分散的；由集中到集中与分散相结合是科学发展的必然趋势,通过下水管输送污染物是一个历史错误；现代城市污水处理系统严重缺乏可持续性和抗干扰能力，是一个脆弱系统；往往对水和资源的破坏，而不是回收利用,厌氧技术是可持续发展的核心技术；“开发厌氧城市污水处理是废水处理历史上最伟大的进步”,三种技术观点,一、可持续发展的污水处理技术,一、可持续发展的污水处理技术,1、分散处理技术,BACK,一、可持续发展的污水处理技术,2、源分离技术：去除氮95%；去除磷80%；去除COD(BOD)50%；去除病原体99%；节水30-40%；降低处理负荷；节省国家、社会和个人投资和花费；水资源和营养物的循环利用；,3、粪便单独厌氧处理模式：日本、德国等处理黑水，减少处理厂负担，回收沼气能源，循环经济,2、尿液分离的模式：荷兰模式减少污水的氮、磷元素，降低处理能耗和难度，并回收资源；,1、完全分离的生态卫生系统模式：芬兰、瑞典等减少污水有机物、氮、磷，灰水湿地处理生态循环,FINLANDSWIDEN,HOLLAND,JAPANGERMANY,一、可持续发展的污水处理技术,北京村镇污染控制生态厕所和灰水处理,BACK,瑞典模式：中国-瑞典鄂尔多斯生态城镇项目,一、可持续发展的污水处理技术,荷兰模式：尿液分离,BACK,一、可持续发展的污水处理技术,日本、德国模式：粪便黑水集中厌氧消化处理,BACK,城市污水厌氧处理热带地区：具有很好的可行性；在温带地区：需要长的HRT，仅可用于予处理；,分级厌氧工艺升流式水解反应器(HUSB)EGSB两级工艺UASB消化池联合工艺处理生活污水化学一级强化与厌氧联合处理工艺,3、厌氧技术是可持续发展的核心技术,一、可持续发展的污水处理技术,二、处理工艺能耗分析和节能降耗途径,1、污水处理能耗生命周期分析,污水处理能耗生命周期分析,污水处理运行能耗分析,污水处理是能源密集型行业,传统的能耗分析仅仅侧重处理过程的能耗；,污水处理工艺选择按生命周期设计考虑，对污水处理设计、开发模式产生巨变，对传统技术和思维是巨大的挑战。,去除1.0kgBOD的比能耗为0.5kW.h；我国电厂的污染物排放为7.23kg/kW.h；所以，去除1.0kgBOD的污染物排放总量为3.61kg(包括2kg气体、0.37kg的固体和1.2kg的水)。所以，污水处理行业是高耗能和高污染的行业。,二、处理工艺能耗分析和节能降耗途径,2、污水处理比能耗污染分析,三、污水处理节能降耗途径分析,2、好氧生物处理污染物能耗分析,1、BOD=100-200mg/L2、NH4-N=40-60mg/L4.7=180-270mgBOD3、污泥好氧稳定能耗50%,三、污水处理节能降耗技术分析,节能降耗,工艺和设计,运行和管理,设备和器材,源头控制、新工艺设计标准和选择,水量、水质和运行,节能、高效设备采用材料资源消耗,三、污水处理节能降耗技术分析,1)强化预处理降低除碳工艺能耗,1)强化预处理降低除碳工艺能耗污水浓度：COD500mg/l；排放标准为COD100mg/L假设预处理：COD去除率为40%；出水COD为300mg/L预处理：曝气池需要去除200mg/L不用预处理：需要去除400mg/,三、污水处理节能降耗技术分析,1、源头控制：新工艺和设计标准选择影响,三、污水处理节能降耗技术分析,2)新工艺技术降低除磷脱氮工艺能耗,短程反硝化,同步反硝化,自养脱氮(厌氧氨氧化),反硝化除磷,高氮低碳废水,-,1、短程反硝化反应,3、ANAMMOX反应,2、传统反硝化反应,三、污水处理节能降耗技术分析,2)通过除磷脱氮新工艺节能降耗,3)改变污水处理政策和标准强化污泥处理改变低负荷好氧稳定技术厌氧消化产生能源：解决50%能耗(国内30%)发电35利用率，2kW.h/m3沼气；热利用率40%;,三、污水处理节能降耗技术分析,用作汽车或城市燃气,BACK,2、根据水量水质调节节能降耗,三、污水处理节能降耗技术分析,1)污水提升泵调频技术根据流量或水位计进行调整，在线仪表和程序控制，实现较简单：某厂总计采用36台变频泵，节电40%，全厂电耗节约6.3%，全年节省500万元。,三、污水处理节能降耗技术分析,2)鼓风机风量调节技术本质是根据流量、浓度和反应程度调节；大部分为根据溶解氧浓度进行调控风量；实现比较困难：a)溶解氧变化波动大；b)曝气池有多点溶解氧；c)与反应关联少,三、污水处理节能降耗技术分