废水中可再生能源

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1、1废水中的可再生能源废水中的可再生能源伍文桢伍文桢陈振传百年讲座教授 执行主任 南洋环境与水源研究院2社会和经济的发展社会和经济的发展 关键要素关键要素 = 水水 + 能源能源; 矛盾矛盾 = 经济发展可能危及水资源经济发展可能危及水资源; 需求需求 = 随着经济发展，保护水资源的随着经济发展，保护水资源的 需求与日俱增需求与日俱增; 保护保护 = 适当管理废水和废物适当管理废水和废物3废水处理废水处理 目前技术发展水平目前技术发展水平 常见配置常见配置 = 采用采用好氧好氧 (有氧有氧)处理过程处理过程 转化含碳物质转化含碳物质 高能高能量量; 为了减少能源消耗为了减少能源消耗= 采用采用厌

2、氧厌氧(无氧无氧)预预 处理处理过程过程 低能低能量量; 为了回收能源为了回收能源 = 污泥消化污泥消化 回收部分回收部分 能源能源4好氧处理好氧处理 活性污泥活性污泥 曝气曝气导致高能量的消导致高能量的消 耗耗; 能量的需求取决于能量的需求取决于 BOD; 每人每人 50 g.BOD/d.生化需氧量生化需氧量 Biological Oxygen Demand (BOD) 是反映水体被有机物是反映水体被有机物污染程污染程 度的综合指标度的综合指标。5生化需氧量生化需氧量(BOD)负荷与人口当量负荷与人口当量(PE)BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 000

3、5 0000100200300400500600Population equivalent, 103pe6换位思考换位思考 与其在好氧过程之前预处理来减少能源需与其在好氧过程之前预处理来减少能源需 求求; 不如在好氧过程之前回收能源不如在好氧过程之前回收能源; 可能从厌氧过程着手可能从厌氧过程着手 回收沼气回收沼气(biogas)作作 为能源为能源; 沼气沼气 (氢气氢气 hydrogen 或甲烷或甲烷 methane) = 可再生的生物能源可再生的生物能源.7生化需氧量生化需氧量(BOD)负荷与沼气产率负荷与沼气产率BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 0

4、005 00005 00010 00015 00020 00025 00030 000BiogasBiogas yield, m3.d-18沼气的用途（甲烷沼气的用途（甲烷methane） (1) 产生产生蒸汽蒸汽 (加热加热); (2) 发发电电 (运用发电机运用发电机); (3) 生产生产压缩天然气压缩天然气 (运用精制器运用精制器 purifiers 、压缩机、压缩机 compressors).9BOD负荷与潜在功率负荷与潜在功率(Potential Power)BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 0005 0000Power, 10-3MW.d-1

5、246810* Assuming 30% conversion efficiency 10电费价格一路攀升电费价格一路攀升 电力价目表电力价目表 (截至截至 2008年年10月月2日日):- 07年7月 20.52 c/kWh; 07年10月 21.38 c/kWh; 08年1月 22.62 c/kWh; 08年4月 23.88 c/kWh; 08年7月 25.07 c/kWh; 08年10月 30.45 c/kWh. 最近一次电价上调，是基于预估油价从每桶最近一次电价上调，是基于预估油价从每桶 112.35美元，上涨到每桶美元，上涨到每桶155.14美元。美元。11潜在收益潜在收益 用沼气发

6、电用沼气发电 取代柴油或燃料油取代柴油或燃料油; 在每桶在每桶100美元的价位，以沼气取代燃油，美元的价位，以沼气取代燃油， 变得变得饶有兴味饶有兴味12BOD负荷与油当量负荷与油当量(equivalent oil yields)BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 0005 00005 00010 00015 00020 00025 00030 000Oil, , d-1BiogasBiogas yield, m3.d-113沼气厂的安装费用沼气厂的安装费用 系统部件系统部件 = 反应器，反应器顶，送料装置反应器，反应器顶，送料装置 ，混合装置，排水装置，

7、集气装置，储存，混合装置，排水装置，集气装置，储存 器器; 关键部件关键部件 = 反应器和它的顶部及混合装置反应器和它的顶部及混合装置.14BOD负荷与沼气厂安装费用负荷与沼气厂安装费用BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 0005 0000123456Installation costs, x106S$15榨制糖厂的厌氧消化设备榨制糖厂的厌氧消化设备16操作要求操作要求 (a) 消化器的操作消化器的操作 1名技术员名技术员 碎渣机碎渣机, 颗颗 粒网粒网, 泵泵 (气体气体, 液体液体, 污泥污泥), 混合器混合器; (b) 沼气的提取和储存沼气的提取和储

8、存 1名技术员名技术员 压缩机压缩机 和精制器和精制器; (c) 发电发电 2名技术员名技术员 发电机发电机; (d) 指导指导 1名工程师名工程师.17部件维修费用部件维修费用(按年计算按年计算) (a) 厌氧消化器厌氧消化器 安装费用的安装费用的3-4%; (b) 发电机发电机 安装费用的安装费用的4-6% 18厌氧塘的改良厌氧塘的改良 像像敞开式厌氧塘敞开式厌氧塘这样这样 简单的系统或许不再简单的系统或许不再 适用适用; 释放出的甲烷比二氧释放出的甲烷比二氧 化碳化碳的温室效应的温室效应高出高出 21倍倍; 系统需要改良系统需要改良 这给这给 CERs (核证减排量核证减排量) 提供了机

9、会提供了机会19CDM项目与项目与CER潜在值潜在值BOD load, kg.d-125 00020 00015 00010 0005 00002004006008001 0001 200Potential value from CER, x103S$/year20能源回收的益处能源回收的益处 (a) 两个潜在的收入来源两个潜在的收入来源 沼气和沼气和CERs; (b) 两个未开发的收入来源两个未开发的收入来源 堆肥和灌溉用水堆肥和灌溉用水; (c) 把“碳”尽可能转化为沼气有好处把“碳”尽可能转化为沼气有好处 减少了污减少了污 水处理的费用水处理的费用; (d) 污水处理可以达到污水处理可以达到正面能量平衡正面能量平衡(positive energy balance)! (e) 设计概念改变设计概念改变回收能源及处理回收能源及处理 而不是而不是 预处预处 理及处理理及处理 或或 处理及回收能源处理及回收能源.2130温度对沼气产率的影响温度对沼气产率的影响Biogas yield, m3.kg-1BOD added1.51.41.21.11.0354045505560Reaction temperature, C1.30.90.80.722演讲完结演讲完结谢谢各位