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1、污水处理节能降耗途径和对策分析,北京市环境保护科学研究院 王凯军博士,目录,运行和管理,工艺和设计,污水处理节能降耗技术分析,处理工艺能耗分析和节能降耗途径,可持续发展的污水处理工艺,设备和材料,一、可持续发展的污水处理技术,钱易院士较早在我国提倡出清洁生产、循环经济和可持续发展问题 1、“摇篮坟墓”生命周期方法，“摇篮摇篮”循环经济模式； 2、介绍Wageningen可持续发展污水处理模式； 3、介绍可持续的生物除磷脱氮工艺；,聂梅生在对水处理技术发展的重新认识一文中提出： 1、提出对传统观念重新审视：污水处理有没有污染问题？ 2、生物处理本质上是高耗能工艺，提出来发展绿色水处理技术； 3、
2、节能降耗型的水处理技术将成为我国长期的发展方向；,在可持续发展的新型、高效城市污水处理技术探讨提出： 1、可持续发展的污水处理技术的判断准则问题； 2、高资源占用和高能耗工艺，不符合可持续发展的基本原则； 3、关键需要进行新工艺的不断探索实践，重点解决污泥处理问题,可持续发展 污水处理准则,少用或不使用不可再生资源，如：矿物、能源、土地、建筑材料,在处理中回收资源和产生能源；如：水、N、P、沼气、热能 等,没有跨介质、跨领域、跨地区污染；如：污泥、电的间接污染,一、可持续发展的污水处理技术,一、可持续发展的污水处理技术,C(植物类),化石能源C 煤、石油、天然气,动力,好氧生物处理,O2,O2
3、,CO,CO2,CO2,绿色能源 太阳能、风能等,节能降耗,O2,绿色水处理技术,处理污水产生的二氧化碳包括：a) 碳源（BOD）转化为二氧化碳; b) 消耗动力折合二氧化碳排放。 经测算，产生的二氧化碳量为0.29公斤CO2 /吨水.天。10万吨规模的污水处理厂产生的二氧化碳量排放量相当于： 2603辆汽车全年总排放量,一、可持续发展的污水处理技术,a) 反硝化除磷或其他脱氮工艺; b) 磷回收工艺；c) 污泥或污水消化,传统污水处理工艺,可持续发展的工艺,一、可持续发展的污水处理技术,关于可 持 续 发 展,集中与分散 聂梅生,源头控制 Lettinga,厌氧处理 Jewell,应用新技术
4、，绝对是要分散的； 由集中到集中与分散相结合是 科学发展的必然趋势,通过下水管输送污染物是一个历史错误； 现代城市污水处理系统严重缺乏可持续性 和抗干扰能力，是一个脆弱系统； 往往对水和资源的破坏，而不是回收利用,厌氧技术是可持续发展的核心技术； “开发厌氧城市污水处理是废水处理历史上最伟大的进步”,三种技 术 观 点,一、可持续发展的污水处理技术,一、可持续发展的污水处理技术,1、分散处理技术,BACK,一、可持续发展的污水处理技术,2、源分离技术： 去除氮 95%；去除磷80%； 去除COD(BOD)50%；去除病原体99%； 节水 30-40%；降低处理负荷； 节省国家、社会和个人投资和
5、花费； 水资源和营养物的循环利用；,3、粪便单独厌氧处理模式：日本、德国等处理黑水，减少处理厂负担，回收沼气能源，循环经济,2、尿液分离的模式：荷兰模式减少污水的氮、磷元素，降低处理能耗和难度，并回收资源；,1、完全分离的生态卫生系统模式：芬兰、瑞典等减少污水有机物、氮、磷，灰水湿地处理生态循环,FINLAND SWIDEN,HOLLAND,JAPAN GERMANY,一、可持续发展的污水处理技术,北京村镇污染控制生态厕所和灰水处理,BACK,瑞典模式：中国-瑞典鄂尔多斯生态城镇项目,一、可持续发展的污水处理技术,荷兰模式：尿液分离,BACK,一、可持续发展的污水处理技术,日本、德国模式：粪便
6、黑水集中厌氧消化处理,BACK,城市污水厌氧处理 热带地区：具有很好的可行性； 在温带地区：需要长的HRT，仅可用于予处理；,分级厌氧工艺 升流式水解反应器(HUSB)EGSB两级工艺 UASB消化池联合工艺处理生活污水 化学一级强化与厌氧联合处理工艺,3、厌氧技术是可持续发展的核心技术,一、可持续发展的污水处理技术,二、处理工艺能耗分析和节能降耗途径,1、污水处理能耗生命周期分析,污水处理能耗生命周期分析,污水处理运行能耗分析, 污水处理是能源密集型行业, 传统的能耗分析仅仅侧重处理过程的能耗；, 污水处理工艺选择按生命周期设计考虑，对污水处理设计、开发模式产生巨变，对传统技术和思维是巨大的
7、挑战。,去除1.0kgBOD的比能耗为0.5kW.h； 我国电厂的污染物排放为7.23kg/kW.h；所以，去除1.0kgBOD的污染物排放总量为3.61kg(包括2kg气体、0.37kg的固体和1.2kg的水)。所以，污水处理行业是高耗能和高污染的行业。,二、处理工艺能耗分析和节能降耗途径,2、污水处理比能耗污染分析,三、污水处理节能降耗途径分析,2、好氧生物处理污染物能耗分析,1、BOD=100-200mg/L 2、NH4-N=40-60mg/L 4.7=180-270mgBOD 3、污泥好氧稳定能耗50%,三、污水处理节能降耗技术分析,节 能 降 耗,工艺和设计,运行和管理,设备和器材,
8、源头控制、新工艺 设计标准和选择,水量、水质 和运行,节能、高效设备 采用材料资源消耗,三、污水处理节能降耗技术分析,1) 强化预处理降低除碳工艺能耗,1) 强化预处理降低除碳工艺能耗 污水浓度：COD500mg/l；排放标准为COD100mg/L 假设预处理：COD去除率为40%；出水COD为300mg/L 预处理：曝气池需要去除200mg/L 不用预处理：需要去除400mg/,三、污水处理节能降耗技术分析,1、源头控制：新工艺和设计标准选择影响,三、污水处理节能降耗技术分析,2) 新工艺技术降低除磷脱氮工艺能耗,短程反硝化,同步反硝化,自养脱氮(厌氧氨氧化),反硝化除磷,高氮低碳废水,-,
9、1、短程反硝化反应,3、ANAMMOX反应,2、传统反硝化反应,三、污水处理节能降耗技术分析,2) 通过除磷脱氮新工艺节能降耗,3) 改变污水处理政策和标准强化污泥处理 改变低负荷好氧稳定技术 厌氧消化产生能源：解决50%能耗(国内30%) 发电 35利用率，2kW.h/m3沼气；热利用率40%;,三、污水处理节能降耗技术分析,用作汽车或城市燃气,BACK,2、根据水量水质调节节能降耗,三、污水处理节能降耗技术分析,1) 污水提升泵调频技术 根据流量或水位计进行调整，在线仪表和程序控制，实现较简单：某厂总计采用36台变频泵，节电40%，全厂电耗节约6.3%，全年节省500万元。,三、污水处理节能降耗技术分析,2) 鼓风机风量调节技术 本质是根据流量、浓度和反应程度调节； 大部分为根据溶解氧浓度进行调控风量； 实现比较困难：a) 溶解氧变化波动大；b) 曝气池有多点溶解氧；c) 与反应关联少,三、污水处理节能降耗技术分析,2) 鼓风机风量调节技术,呼吸速率仪技术,BACK,三、污水处理节能降耗技术分析,1)建筑材料和施工方法2)曝气设备革新,3、处理厂节能降耗产品和设备,Biolack工艺,土建曝气池的A2O工艺,青岛城阳利浦技术,北京市环境保护科学研究院 010-68314675,Thank You !,
