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我们用我们的结果与Strass厂进行比较,看看差距在什么地方,可以在什么方面进行改进。迄今为止,我们4个厂都建立了物料衡算,每个月的月报首先要报告你物料衡算有什么样的变化,反应在运作上有什么问题。
PUB下一个目标就是要达到国际先进水平,每立方污水产生0.3 kW˙h的电能,称之为能源回收第二版。
为达到能源自给,采用了下面一系列的措施。
1.污泥的预处理。(详见PPT)包括先进行了中试规模的超声波预处理的实验。紧跟着一个生产规模装置的运行。可以带来约10%的沼气的增加。从前两年开始我们也向Strass学习,更换了部分旧的发电机,安装了具有38%转化率的新的发电机,就带来了50%的电量增加。
2.热水解,我们建立了一个生产规模的热水解,研究带来的具体净能量增加是多少。并且估计在今后维修和更新带来的工作量。
3.把外面的碳源加到消化池当中去。在工业装置当中我们已经做了实验,证明可以把要处理的食品废弃物加进去,由此产生了相当可观的沼气增长。
到2025年新加坡三个水厂建成的时候,能量回收的情况如何呢?污水处理最大的困境就是碳的管理,本身让碳源要用来去除营养物又产能源的时候,是很难两全其美的,这就是我们现在要谈主流厌氧氨氧化的问题。未来处理厂的概念,如果这概念厂能实现,今后的处理厂可可以把尽量多的碳拿下来送到厌氧消化里面去产生能源。但是条件是什么呢?后面的营养物的去除不需要碳源,或者是需要的很少,这就提供了一种能源平衡和剩余的可能性。比如说我们先的现在的初沉池碳去除是40%,你就可以增长到60%,相当于50%能源的增加。
(详见PPT)目前新加坡樟宜再生水厂,20万吨的主流厌氧消化过程已经报告了,是世界上最大的部分短程氨氧化和氨厌氧化过程,并且在2014年,我们跟美国的两家水务系统和Strass废水处理厂一起赢得了国际水协的发明大奖。
(详见PPT)这张图是一年的操作数据,出水氨氮的平均浓度是1.7毫克升,亚硝酸氮是1.1毫克升,硝酸和氮只有1毫克升,这就显示了这个过程的优越性,有没有继续改进的空间呢?有,现在还是用的传统的初沉池,相当量的碳还是进入这个系统,要把这个过程更有效地应用到新的污水处理厂,有三大问题要解决:对现有的过程有深刻的理解。膜生物反应器带来的额外的影响。因为我们现在用的是常规的活性污泥。而在第二阶段深沟污水处理厂用膜生物反应器。另外高效率的碳捕捉的过程的开发和它的应用,这都是要解决的问题。
所以从2011年以来,新加坡PUB做了一系列的研发项目,三个中试的项目就着眼于回答这些问题。而最新的就是日处理1.2万吨称之为示范厂的项目,是模拟今后的第二阶段的污水处理,看看主流厌氧氨氧化能不能实现。
我们也采用了侧流的污泥回流液氨厌氧氧化过程,也保留着用侧流过程强化主流氨厌氧氧化的可能性。
已建立生产规模的装置,进行单独的食物废弃物消化和与污泥混合的厌氧消化,这两个项目现在已经在运行。
最后一个项目把新的污水厂里脱水的污泥就近送到旁边的城市固体废弃物处理厂,与城市固体一起焚烧,产生的电源送回到污水处理厂。
到2025年的时候,新加坡再生水厂的能源回收在没有外加碳源的情况下可以达到0.3千瓦时每立方米污水。应用食物残渣和城市固体废弃物的协同焚烧,整个新加坡污水处理厂包括新生水厂可以达到能源自给,从而实现新加坡污水能源回收的第三版。
总结一下:新加坡PUB的方法。
提早规划,2025年离现在还有七八年,概念设计已经完成,主要技术路线已经选定,现在已经开始工艺设计。根据新加坡的条件制定高资源回收指标。采用一流的技术水准和实践。投资在开发上一步一步的验证,最佳技术适用性。
(详见PPT)本手册包括了对现有主要技术的筛选,根据新加坡的情况,哪些技术可以考虑并进行重点开发,这本书是我们根据若干与能源有关项目的一个出版物。
在此,感谢PUB提供许多照片,不少是现在正在进行的工程,PUB也同意与大家共享。谢谢大家!
主持人 王涛 (机械科学研究总院环保技术与装备研究所 副总工 研究员级高工): 谢谢曹博士,给我们带来新加坡污泥处理处置方面的经验,尽管新加坡与中国的情况可能有一些区别,但是在曹博士的演讲中我们还有很多经验值得吸取、借鉴。
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