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(1)沼气发电。水厂所产生的剩余活性污泥量为44.8tDS/d,污泥经厌氧消化后,每天沼气产量约为9900m3。消化罐内沼气经收集后,通过沼气管道进入沼气砾石过滤器进行冷凝水的去除(在沼气锅炉、沼气火炬、脱硫塔等重要设备沼气管线入口处,在气柜的进口处都设置冷凝水去除器),随后进入生物脱硫塔去除硫化氢,以减少对管道和设备的腐蚀损坏,经过预处理的沼气储存在双层膜球状沼气柜。
储气柜内沼气经过滤干燥加压后,送入热电联供沼气发电机组,将厌氧消化产生的沼气燃烧发电,产生的电能可供污水处理厂使用;沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收,用于加热厌氧消化的污泥。采用沼气发电机发电,每小时可发电972kW,可回收热能约104万kcal/h,热能回收率约50.3%,可回收热能约52.31万kcal/h,利用沼气发电机余热可以加热消化污泥,能够达到节约能源,减少电耗和降低污水处理成本的目的。
(2)太阳能发电。吉隆坡日照充足,太阳能资源丰富,为4.9kW˙h/(m2˙d),根据国际通用电气标准和规范设计,同时满足马来西亚国电气标准和规范,在Pantai地下式污水处理厂设计200kW独立太阳能电站电气方案。
太阳能发电系统采用240W的单晶硅光伏电池组件共819块,共3个光伏阵列,由7串39并组成。系统包括直流集线箱、控制器、蓄电池、逆变器等组成。光电电池板占地面积约为1 337m2,电站规划面积约为2700m2(电站安装阵列为间距为1m)。白天有阳光的时候充放电控制器将光伏组件产生的电能存储到蓄电池中,蓄电池充满电的情况下,太阳能发电直接供负载使用。当市电停电时可通过逆变器逆变成交流电供能源发展总部大楼内部负载使用,可维持200kW系统用电约4.6h。
(3)水源热泵:马来西亚年平均气温在25~28℃,Pantai地下式污水处理厂采用带热回收功能的水冷冷水机组,污水先将冷量传递给清洁水(起中介导热作用,又称中介水),中介水再进入热泵机组进行冷量转换。水厂建筑面积约3453m2,采用闭式污水源热泵机组系统,设计冷冻水进出水温为12/7℃,冷却水进水水温为30/35℃,部分热回收进出水水温为40/45℃,系统总制冷量(综合楼、门卫)450kW;总制热量87kW,供热水为30m3/h,热水温度45℃。Pantai地下式污水处理厂通过采用上述3种节能技术,在设计水处理能力为32万m3/d的情况下可实现减碳量8 639.2t/a,其中沼气利用8 259.3t/a;太阳能利用70.8t/a;水源热泵309.1t/a。
3.4 环境及经济效益
(1)污水处理厂的操作层在地面以下,充分利用立体空间,同时地面空间能够综合利用;处理系统整体设计紧凑,无需考虑绿化及隔离带等要求,单位水量占地指标降低30%~50%。
(2)处理系统整体建于地下,能够良好消除噪声、臭气、污水、污泥等因素对周边环境及居民生产生活的影响;同时,公园式地面的利用,能够很好地提升环境景观效果和使用功能。
(3)结合污水处理厂出水的灵活应用,能够很好满足现代居民的生活需求,极大提升周边土地价值,促进周围区域发展规划,节省大量管网及其他建设投资,与可持续城市发展思路相协调。
4 结语
在城市用地日趋紧张的局面下,地下式污水处理厂成为城市污水处理工程的新选择,在解决城市污水问题的同时,又不会影响周边土地使用价值,而且能够起到促进周边区域发展规划、提升周边地块经济价值的作用。Pantai第二污水处理厂作为地下式污水处理技术的成功案例,其设计方案采用改良A2/O工艺、周进周出矩形沉淀池、再生水回用等多项先进处理工艺,确保污水处理系统的高效稳定运行,满足污水排放及回用标准;同时沼气发电、太阳能发电、水源热泵等绿色节能技术的设计应用,又充分体现出绿色环保理念,使其成为世界一流的现代化污水处理工程典范。
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