1、 污水處理節(jié)能降耗途徑(tjng)和對策分析北京市環(huán)境保護(hù)(hunjng boh)科學(xué)研究院王凱軍博士共二十九頁目錄(ml) 運行(ynxng)和管理 工藝和設(shè)計 污水處理節(jié)能降耗技術(shù)分析 處理工藝能耗分析和節(jié)能降耗途徑 可持續(xù)發(fā)展的污水處理工藝 設(shè)備和材料 共二十九頁一、可持續(xù)(chx)發(fā)展的污水處理技術(shù)錢易院士較早在我國提倡(tchng)出清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展問題1、“搖籃墳?zāi)埂鄙芷诜椒?，“搖籃搖籃”循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式；2、介紹Wageningen可持續(xù)發(fā)展污水處理模式；3、介紹可持續(xù)的生物除磷脫氮工藝；聶梅生在對水處理技術(shù)發(fā)展的重新認(rèn)識一文中提出：1、提出對傳統(tǒng)觀念重新審視：污水

2、處理有沒有污染問題？ 2、生物處理本質(zhì)上是高耗能工藝，提出來發(fā)展綠色水處理技術(shù)；3、節(jié)能降耗型的水處理技術(shù)將成為我國長期的發(fā)展方向；在可持續(xù)發(fā)展的新型、高效城市污水處理技術(shù)探討提出：1、可持續(xù)發(fā)展的污水處理技術(shù)的判斷準(zhǔn)則問題；2、高資源占用和高能耗工藝，不符合可持續(xù)發(fā)展的基本原則；3、關(guān)鍵需要進(jìn)行新工藝的不斷探索實踐，重點解決污泥處理問題 共二十九頁可持續(xù)發(fā)展污水處理(w shu ch l)準(zhǔn)則少用或不使用不可再生資源，如：礦物、能源(nngyun)、土地、建筑材料 在處理中回收資源和產(chǎn)生能源；如：水、N、P、沼氣、熱能 等沒有跨介質(zhì)、跨領(lǐng)域、跨地區(qū)污染；如：污泥、電的間接污染一、可持續(xù)發(fā)展的

3、污水處理技術(shù)共二十九頁一、可持續(xù)發(fā)展的污水處理(w shu ch l)技術(shù)C(植物(zhw)類)化石能源C煤、石油、天然氣動力好氧生物處理O2O2COCO2CO2綠色能源太陽能、風(fēng)能等節(jié)能降耗O2綠色水處理技術(shù)處理污水產(chǎn)生的二氧化碳包括：a) 碳源（BOD）轉(zhuǎn)化為二氧化碳;b) 消耗動力折合二氧化碳排放。經(jīng)測算，產(chǎn)生的二氧化碳量為0.29公斤CO2 /噸水.天。10萬噸規(guī)模的污水處理廠產(chǎn)生的二氧化碳量排放量相當(dāng)于： 2603輛汽車全年總排放量 共二十九頁一、可持續(xù)(chx)發(fā)展的污水處理技術(shù)a) 反硝化除磷或其他(qt)脫氮工藝; b) 磷回收工藝；c) 污泥或污水消化共二十九頁3、生物除磷：

4、磷資源難以回收；2、反硝化脫氮與磷的聚集，需要消耗大量COD；1、好氧處理：COD氧化去除和氨氮的硝化耗能巨大；4、耗能釋放二氧化碳，產(chǎn)生大量溫室氣體；傳統(tǒng)(chuntng)污水處理工藝可持續(xù)發(fā)展(fzhn)的工藝5、污泥產(chǎn)量：剩余污泥量大1、厭氧處理：盡可能低的能源消耗、產(chǎn)生能源(CH4)；2、反硝化脫氮和除磷，減少COD的消耗，減少污泥的產(chǎn)生；3、結(jié)合化學(xué)除磷：磷的去除和回收；4、減少CO2的釋放和水資源的回收利用；5、污泥產(chǎn)量：剩余污泥量少一、可持續(xù)發(fā)展的污水處理技術(shù)共二十九頁關(guān)于(guny)可持續(xù)發(fā)展集中(jzhng)與分散聶梅生源頭控制Lettinga厭氧處理 Jewell應(yīng)用新技術(shù)

5、，絕對是要分散的；由集中到集中與分散相結(jié)合是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢通過下水管輸送污染物是一個歷史錯誤；現(xiàn)代城市污水處理系統(tǒng)嚴(yán)重缺乏可持續(xù)性和抗干擾能力，是一個脆弱系統(tǒng)；往往對水和資源的破壞，而不是回收利用厭氧技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)；“開發(fā)厭氧城市污水處理是廢水處理歷史上最偉大的進(jìn)步”三種技術(shù)觀點一、可持續(xù)發(fā)展的污水處理技術(shù)共二十九頁一、可持續(xù)發(fā)展的污水處理(w shu ch l)技術(shù)1、分散(fnsn)處理技術(shù)BACK共二十九頁一、可持續(xù)(chx)發(fā)展的污水處理技術(shù)項目尿液糞合計N8511.596.5%P46%35%81%K62%25%97%有機(jī)物2%52%54%2、源分離技術(shù)：去除氮 95%

6、；去除磷80%；去除COD(BOD)50%；去除病原體99%；節(jié)水 30-40%；降低處理負(fù)荷；節(jié)省國家、社會和個人投資和花費；水資源和營養(yǎng)物的循環(huán)(xnhun)利用；3、糞便單獨厭氧處理模式：日本、德國等處理黑水，減少處理廠負(fù)擔(dān)，回收沼氣能源，循環(huán)經(jīng)濟(jì)2、尿液分離的模式：荷蘭模式減少污水的氮、磷元素，降低處理能耗和難度，并回收資源；1、完全分離的生態(tài)衛(wèi)生系統(tǒng)模式：芬蘭、瑞典等減少污水有機(jī)物、氮、磷，灰水濕地處理生態(tài)循環(huán)FINLANDSWIDENHOLLANDJAPANGERMANY共二十九頁一、可持續(xù)發(fā)展(fzhn)的污水處理技術(shù)北京(bi jn)村鎮(zhèn)污染控制生態(tài)廁所和灰水處理BACK瑞典模

7、式：中國-瑞典鄂爾多斯生態(tài)城鎮(zhèn)項目共二十九頁一、可持續(xù)(chx)發(fā)展的污水處理技術(shù)荷蘭(h ln)模式：尿液分離BACK共二十九頁一、可持續(xù)(chx)發(fā)展的污水處理技術(shù)日本(r bn)、德國模式：糞便黑水集中厭氧消化處理BACK共二十九頁城市污水厭氧處理熱帶地區(qū)：具有很好的可行性；在溫帶地區(qū)(dq)：需要長的HRT，僅可用于予處理；分級厭氧工藝 升流式水解反應(yīng)器(HUSB)EGSB兩級工藝UASB消化(xiohu)池聯(lián)合工藝處理生活污水化學(xué)一級強(qiáng)化與厭氧聯(lián)合處理工藝3、厭氧技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)一、可持續(xù)發(fā)展的污水處理技術(shù)共二十九頁二、處理工藝能耗分析(fnx)和節(jié)能降耗途徑1、污水處理能

8、耗(nn ho)生命周期分析污水處理能耗生命周期分析污水處理運行能耗分析 污水處理是能源密集型行業(yè) 傳統(tǒng)的能耗分析僅僅側(cè)重處理過程的能耗； 污水處理工藝選擇按生命周期設(shè)計考慮，對污水處理設(shè)計、開發(fā)模式產(chǎn)生巨變，對傳統(tǒng)技術(shù)和思維是巨大的挑戰(zhàn)。共二十九頁去除1.0kgBOD的比能耗為0.5kW.h；我國電廠的污染物排放為7.23kg/kW.h；所以，去除1.0kgBOD的污染物排放總量為3.61kg(包括2kg氣體、0.37kg的固體和1.2kg的水)。所以，污水處理(w shu ch l)行業(yè)是高耗能和高污染的行業(yè)。二、處理工藝能耗(nn ho)分析和節(jié)能降耗途徑2、污水處理比能耗污染分析共二十

9、九頁三、污水處理節(jié)能降耗途徑(tjng)分析2、好氧生物處理污染物能耗(nn ho)分析1、BOD=100-200mg/L2、NH4-N=40-60mg/L 4.7=180-270mgBOD3、污泥好氧穩(wěn)定能耗50%共二十九頁三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)(jsh)分析節(jié)能降耗工藝(gngy)和設(shè)計運行和管理設(shè)備和器材源頭控制、新工藝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和選擇水量、水質(zhì)和運行節(jié)能、高效設(shè)備采用材料資源消耗共二十九頁三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)(jsh)分析1) 強(qiáng)化預(yù)處理降低(jingd)除碳工藝能耗共二十九頁1) 強(qiáng)化預(yù)處理降低除碳工藝能耗污水濃度：COD500mg/l；排放標(biāo)準(zhǔn)為COD100mg/L假設(shè)(jis

10、h)預(yù)處理：COD去除率為40%；出水COD為300mg/L預(yù)處理：曝氣池需要去除200mg/L不用預(yù)處理：需要去除400mg/三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)(jsh)分析1、源頭控制：新工藝和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)選擇影響共二十九頁三、污水處理(w shu ch l)節(jié)能降耗技術(shù)分析2) 新工藝(gngy)技術(shù)降低除磷脫氮工藝(gngy)能耗短程反硝化同步反硝化自養(yǎng)脫氮(厭氧氨氧化)反硝化除磷高氮低碳廢水共二十九頁-6NO3 5CH3OH+ + CO2反硝化菌3N26HCO3+ -7H2O+ 需要100的CH3OH1、短程反硝化(xio hu)反應(yīng)3、ANAMMOX反應(yīng)(fnyng)2、傳統(tǒng)反硝化反應(yīng)1NH4

11、2O2+ H2O+ NO3 -2H+ 0.5NH4 0.75O2+ 氨氧化菌+0.5H2O+ 0.5NO2 -H+ +亞硝酸鹽氧化菌+節(jié)約62.5%的O 硝化反應(yīng)：三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)分析2) 通過除磷脫氮新工藝節(jié)能降耗NO2 -+ 厭氧氨氧化菌N2+ 2H2ONH4 +節(jié)約62.5的氧和100碳源共二十九頁3) 改變污水處理政策和標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)化污泥處理改變低負(fù)荷好氧穩(wěn)定技術(shù)厭氧消化產(chǎn)生能源(nngyun)：解決50%能耗(國內(nèi)30%) 發(fā)電 35利用率，2kW.h/m3沼氣；熱利用率40%;三、污水處理(w shu ch l)節(jié)能降耗技術(shù)分析用作汽車或城市燃?xì)釨ACK共二十九頁2、根據(jù)水量水質(zhì)

12、(shu zh)調(diào)節(jié)節(jié)能降耗三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)(jsh)分析1) 污水提升泵調(diào)頻技術(shù) 根據(jù)流量或水位計進(jìn)行調(diào)整，在線儀表和程序控制，實現(xiàn)較簡單：某廠總計采用36臺變頻泵，節(jié)電40%，全廠電耗節(jié)約6.3%，全年節(jié)省500萬元。共二十九頁三、污水處理(w shu ch l)節(jié)能降耗技術(shù)分析2) 鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)技術(shù) 本質(zhì)是根據(jù)流量、濃度和反應(yīng)(fnyng)程度調(diào)節(jié)； 大部分為根據(jù)溶解氧濃度進(jìn)行調(diào)控風(fēng)量； 實現(xiàn)比較困難：a) 溶解氧變化波動大；b) 曝氣池有多點溶解氧；c) 與反應(yīng)關(guān)聯(lián)少共二十九頁三、污水處理節(jié)能降耗技術(shù)(jsh)分析2) 鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量(fngling)調(diào)節(jié)技術(shù) 呼吸速率儀技術(shù)BACK共二十九頁三、污水處理(w shu ch l)節(jié)能降耗技術(shù)分析1)建筑材料和施工方法(fngf)2)曝氣設(shè)備革新3、處理廠節(jié)能降耗產(chǎn)品和設(shè)備Biolack工藝土建曝氣池的A2O工藝青島城陽利浦技術(shù)共二十九頁北京市環(huán)境保護(hù)(hunjng boh)科學(xué)研究hank You !共二十九頁內(nèi)容摘要污水處理節(jié)能降耗途徑和對策分析。1、“搖籃墳?zāi)埂鄙芷诜椒ǎ皳u籃搖籃”循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。2、生物處理本質(zhì)上是高耗能工藝，提出來發(fā)展(fzhn)綠色水處理技術(shù)。3、節(jié)能降耗型的水處理技術(shù)將成為我國長期的發(fā)展(fzhn)方向。1、可持續(xù)發(fā)展(fzhn)的污水處