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【分析】垃圾渗滤液处理过程如何降低能耗?

日期:2016-10-28    来源:点绿科技

国际节能环保网

2016
10/28
13:19
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关键词: 垃圾渗滤液 污水处理 污水厂

地球的资源是有限的,降低能耗是各行业永恒的主题,也是污水处理领域追求的目标。国际上未来污水厂的发展方向基本上成为能耗100%自给,无需外部电网供电,甚至可以将污水厂变为产能厂,而我国垃圾渗滤液处理现状与污水处理发展理念存在较大的差距,主要问题之一就是能耗过高。

进入本世纪以来,我国渗滤液处理技术有了飞速的发展,但毕竟处于刚刚起步的阶段,真正对其重视、研究的时间也就是10年左右,目前还有许多问题需要继续研究、完善。

目前国内垃圾渗滤液处理大多采用“生化处理+深度处理”工艺,而生化处理工艺以采用MBR居多。

MBR工艺的特点是运行稳定,处理效果良好,出水再辅以深度处理后能满足排放标准的要求,但MBR工艺也存在工艺流程复杂、能耗偏高的问题。


目前,渗滤液处理主流工艺存在脱氮、能耗高、二次污染等问题,而渗滤液处理系统降低能耗则是污水处理技术发展的需要,对于节省能耗、减少碳排放具有重要意义,它不但可以有效节省运行成本、减轻企业负担,而且具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

而造成渗滤液处理高能耗的原因主要有以下几个方面:

生化处理系统主要由进水泵、缺氧池搅拌设备、射流曝气系统射流泵、内回流泵、污水冷却系统冷却设备、鼓风机、膜分离系统等机电设备组成。

而生化处理系统主要机电设备中,曝气系统、膜分离系统可控,污水冷却系统部分可控,进水泵、搅拌设备不可控。因此,对可控部分进行分析研究可寻出降低能耗的技术措施。

根据以上分析,结合渗滤液处理实际情况,降低能耗可通过曝气系统、MBR膜分离系统和“厌氧氨氧化”工艺的应用几个方面来实现。

方法一:曝气方式的改变

鼓风曝气系统中的曝气器可分为微孔曝气、旋流曝气和射流曝气等,各种曝气器各具特点,使用场合不同,投资和运行成本都存在较大差异。在垃圾渗滤液处理系统中,射流曝气系统和微孔曝气系统都有许多成功的工程案例,旋流曝气也是一种不错的选择。合理选择曝气系统,在满足处理效果的前提下,可以有效节省能耗,降低渗滤液处理运行成本。






以上几种曝气系统,若以1000 m3/d的垃圾渗滤液处理工程为例,主要技术参数:处理规模1000 m3/d,鼓风风量360 m3/min。




其实,无论是微孔曝气、旋流曝气还是射流曝气,其鼓风机电耗基本相同,区别在于射流曝气需要配置专用射流泵(气水比一般控制在4:1,射流泵的扬程10-15米),射流泵的电耗一般在5-6Kwh/m3之间,如果电费按照100元/Kwh计算,射流泵的运行成本在5-6元/m3。采用唯恐曝气和旋流曝气可以节省电耗5-6Kwh/m3,相应的运行成本可以降低5-6元/m3。

方法二:内置式膜的应用

MBR工艺用膜组件代替了传统活性污泥工艺中的二沉池,其广泛应用于各行业的污水处理中,包括市政污水、工业废水处理等领域。MBR可分为内置式膜和外置式膜两种类型。






在两种膜分离系统的电耗方面,外置式超滤系统的电耗比内置式高出5-6Kwh/m3,如果按电费0.8元/Kwh计算,外置式的运行成本比内置式高出4-5元/m3。

方法三:厌氧氨氧化技术的应用

1.不需要投加碳源

对于“厌氧氨氧化+MBR”处理工艺而言,厌氧氨氧化处理部分氨氮去除率可达90%,总氮去除率可达80%。

后续MBR工艺氨氮浓度很低,不需要投加外加碳源,靠自身的有机污染物完成硝化反硝化反应,运行成本可以大幅下降。

2.减小生物池容积

投加大量碳源后,进水COD浓度大幅提高,生物池容积也相应大幅增加,进而导致工程投资增加,占地面积增大。采用“厌氧氨氧化+MBR”处理工艺,生物池容积按照渗滤液实际进水浓度进行计算,生物池容积大幅下降。

3.取消二级硝化反硝化

采用“厌氧氨氧化+MBR”处理工艺,在厌氧氨氧化阶段氨氮得以大幅去除。后续MBR工艺进水氨氮浓度较低,利用污水自身的有机碳源,采用一级硝化反硝化可以达到良好的脱氮效果。

4.取消污水冷却系统

采用“厌氧氨氧化+MBR”处理工艺,进水氨氮及COD降低,机电设备减少,通过热平衡计算,可以降低冷却系统负荷,或者取消污水冷却系统,从而达到降低运行成本的目的。一般污水冷却系统电耗在2-3Kwh/m3。

5.节省新鲜水用量

设置污水冷却系统需要补充大量新鲜水,以处理规模640m3/d的老龄化垃圾渗滤液处理工程为例,进水氨氮=3000mg/L,COD=8000mg/L,循环冷却水系统的规模为600m3/h,新鲜水补水量按照循环水量的1.5%来计算,污水冷却系统补水量为216m3/d,如果补充自来水,自来水价格按照3元/m3计算,折合成运行成本约为1.00元/m3.

6.降低混合液回流比

对于氨氮含量高的老龄化垃圾渗滤液处理系统,为保证脱氮效果,需要较高的混合液回流比,一般回流比为800%-1600%,甚至更高。采用“厌氧氨氧化+MBR”处理工艺,由于进水氨氮浓度较低,回流比采用100%-400%即可满足脱氮的要求,对于降低渗滤液处理成本具有重要意义。

7.污泥产量少

由于不需投加外加碳源,污泥产量大幅下降,污泥脱水处理量降低,节省工程投资、降低运行成本。

综上所述,采用微孔曝气,电耗可降低5-6Kwh/m3,节省运行成本4-5元/m3;

采用内置式膜,电耗可降低5-6Kwh/m3,节省运行成本4-5元/m3;

采用微孔曝气和内置式膜后,冷却系统负荷降低,电耗可降低约0.3Kwh/m3,节省运行成本0.3元/m3;

采用厌氧氨氮氧化工艺,可以不需投加外加碳源,大幅降低运行成本。

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