這個(gè)污水廠為什么能實(shí)現(xiàn)完全能量自給？？
污水廠實(shí)現(xiàn)能耗的自給，實(shí)際上既不是理論上的鴻溝，更不是實(shí)踐上的難題，更談不上”新概念“。但是中國(guó)卻沒(méi)有這樣一個(gè)污水廠，哪怕能耗自給率只有50%。北歐在大概20年前已經(jīng)有不少污水廠在逐漸往”可持續(xù)污水廠“方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變，不但實(shí)現(xiàn)能量自給，同時(shí)多余的電能還可以外送到電網(wǎng)。近期筆者就國(guó)外一些能耗自給污水廠、包括回收污水中N、P營(yíng)養(yǎng)鹽的典型案例，逐步介紹。
美國(guó)威斯康辛州Sheboygan 污水廠建成30年以來(lái)，逐步改善污水廠的工藝及運(yùn)行，2002年開(kāi)始采取降低能耗的策略，目前，從最初的降低能耗目標(biāo)逐漸實(shí)現(xiàn)能量自給，最好的狀態(tài)可以達(dá)到或接近100%的能耗自給，該廠可以每年就地產(chǎn)生90%的電能，85%的熱能需求。
污泥消化系統(tǒng)：
初沉污泥和活性污泥被送至三座加溫的初級(jí)污泥厭氧消化池，污泥進(jìn)行厭氧發(fā)酵，沼氣組分甲烷大概65%，CO2為30%，H2S為5%。經(jīng)過(guò)初級(jí)厭氧消化后的污泥被轉(zhuǎn)至二級(jí)厭氧消化系統(tǒng)進(jìn)行最終的厭氧消化和污泥穩(wěn)定。一級(jí)、二級(jí)污泥厭氧消化池總的池容為4855000加侖，30d停留時(shí)間。厭氧過(guò)程產(chǎn)生的甲烷氣體作為燃料用來(lái)為初級(jí)污泥消化池加溫，同時(shí)用來(lái)作為10-30kw的Capstone汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)用來(lái)發(fā)電，每年大概產(chǎn)生2300兆瓦的電能，多余的沼氣還可以用來(lái)供給卡特彼勒發(fā)動(dòng)機(jī)，供污水提升泵使用。
污泥脫水及處置：
厭氧消化后的殘余污泥進(jìn)行污泥濃縮，含固率從2.5%到6.0%，采用了2臺(tái)帶式機(jī)械濃縮機(jī)（帶寬分別為2M和3M）。濃縮后的液體污泥被存儲(chǔ)在2個(gè) 2,000,000-gallon Aquastore 的儲(chǔ)泥池，能儲(chǔ)存180d的污泥，這些污泥將在春夏秋季節(jié)被作為肥料農(nóng)用，為此每英畝土地可以節(jié)約 $250.00的肥料費(fèi)用.
能耗自給途徑：
2006年，安裝了5臺(tái)30kw Capstone汽輪機(jī)，這些汽輪機(jī)每年可以產(chǎn)生2300MW的電能。下圖是該廠的5臺(tái)30KW汽輪機(jī)。為此可以每年節(jié)省$78,000的電費(fèi)，同時(shí)產(chǎn)生84000千卡的熱能，每年可以節(jié)省$60,000的天然氣費(fèi)用。
該廠廢物厭氧沼氣發(fā)電/熱電聯(lián)產(chǎn)的實(shí)施，回收了污水中潛在的能源，大大節(jié)省了運(yùn)行成本。 2008年該廠開(kāi)始采用食品加工及乙醇生產(chǎn)過(guò)程的外源有機(jī)廢物與市政污泥進(jìn)行混合厭氧協(xié)同發(fā)酵，大概提高了15%的沼氣產(chǎn)量。
2010年，又安裝了2臺(tái)200kw的Capstone的汽輪機(jī)利用多余的沼氣進(jìn)行發(fā)電，可以產(chǎn)生400kw的電能及每小時(shí) 1,400,000 BTU 的熱能。
2012年又新安裝了300kw的汽輪機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)外源有機(jī)廢物的厭氧協(xié)同發(fā)酵沼氣發(fā)電技術(shù)，目前700kw的汽輪機(jī)系統(tǒng)可以產(chǎn)生90%的電能需求，滿足85%的用熱需求。
