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迈向正能量的污水处理
污水处理厂有望为未来生态城市提供能源。此处应强调地是,利用污水处理过程中回收的能源来满足污水处理设施的能源需求不应被当作一个目标,它应更多地被当作综合各地环境、社会和经济因素的全球水资源管理战略的一部分。改善污水水质应是首要目标,树立正确的目标后,要选择最实用的方法和技术来提高能源使用效率,优化污水利用方式以更好地生产和回收能源。创新能源回收技术必须更经济、可靠、易使用且对水质或环境无不良影响,这样才能更具吸引力。
对现行水资源管理方法的分析显示利用污水处理实来现能源自给是切实可行的。不过,对现有污水处理厂而言,欲实现这一目标还需要长期的优化过程,相对较高的投资,并且在更具能效的新设备上使用创新技术。
早在20世纪90年代初期,欧洲(奥地利、法国、德国、瑞士和瑞典)就已实行了能源优化的强大标准项目和指导方针,证明了能源优化利用的巨大潜力,当前这些国家的污水处理厂能源利用率可提升20%到50%。澳大利亚、美国和加拿大也启用了类似的能源节约项目。欧洲的一些污水处理厂还通过实施上述能源优化方案实现了高效利用能源和能源自给自足的目标。
如今,奥地利的两个市级污水处理厂实现了能源自给,即22万人口当量的Strass污水处理厂(见图4a)和人口当量为5万的Wolfgangsee-Ischl污水处理厂。两家能源自足的污水处理厂实行污水去除营养物处理和能源优化项目已有近20年的历史。他们能源优化的主要方式包括最佳曝气控制,从初沉池中回收更多的污泥,为厌氧消化提供更多的有机物质,优化中温条件下的厌氧污泥分解器的性能,提高热电联合节能量,以污泥脱水过滤设备为基质进行全程自养脱氮处理。
目前较少有文献介绍新型能源自给污水处理厂的设计和运营信息。在此,我们以约旦的AsSamra污水处理厂(见图4b)为例,做一个简单的介绍。自2008年试运行能源自足方案以来,AsSamra污水处理厂实现了90%以上的能源需求自给,成为污水处理厂能源自给的表率。这个人口当量达220万的污水厂每天为安曼及其周围居民处理267000立方米的污水,并为农业提供了优质再生水。
该厂应用活性污泥法脱氮,用氯杀菌消毒,对混合性污泥进行除味处理和厌氧消化,并且利用下一代技术,如:水轮机和沼气驱动的热电联产技术来满足其能源需求(需求的85%到95%)。这就意味着每人口当量的能源消耗为21.3kWh/pe.year(按110gCOD/pe.d计算),稍高于奥地利Strass污水处理厂19.9kWh/pe.Year。但是AsSamra污水处理厂设有杀菌除味设施。
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