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污水处理厂沼气发电可行性报告

发布时间:2025-08-18 07:18:18

污水处理产生的沼气如何利用

水处理产生的沼气可以通过以下几种方法进行利用

  1. 用于沼气搅拌

    • 目的:促进污泥消化进程。
    • 方法:利用产生的沼气对一级、二级污泥消化池进行搅拌。通过沼气的引入,可以有效改善污泥消化池内的混合状态,提高污泥与微生物的接触效率,从而加速有机物的分解过程。
  2. 用于沼气加热

    • 目的:提供污泥消化所需的适宜温度,以及在高寒地域对水处理区进行加热。
    • 方法:使用沼气作为燃料烧锅炉,产生的热量通过水作为介质,在专用循环管路中传递,对污泥消化池进行加热。这种方式不仅实现了沼气的有效利用,还能确保污泥消化过程的顺利进行。
  3. 用于沼气发电

    • 前提:产生的沼气气量稳定,且能满足发电机的需求。
    • 方法:将沼气引入发电机进行燃烧发电。产生的电能大部分可以自给自足,用于污水处理厂的日常运营,如泵站、曝气设备等,从而降低运营成本。
  4. 用于办公生活供热

    • 应用场合:开水房、食堂、宿舍等方面。
    • 方法:将沼气作为热源,用于加热生活用水或提供供暖服务。这种方式不仅提高了沼气的利用率,还改善了污水处理厂员工的生活条件。

综上所述,污水处理产生的沼气具有多种利用途径,不仅可以促进污泥消化进程、提供热能,还可以用于发电和供热,实现了资源的循环利用和节能减排的目标。

㈡ 污水处理污泥怎么处理

污水处理污泥处理方法主要有好氧稳定和厌氧稳定。好氧稳定优点显著,但能耗较高,适用于污泥量较少的场合。厌氧稳定则通过中温(35℃)厌氧消化方法处理,有效降低污泥中有机物含量,性能稳定,总体积减少。消化过程还产生大量沼气,每降解1kgCOD可产生350L沼气,具有回收利用价值。然而,厌氧消化装置工艺复杂,一次性投资大,运行难度较高。沼气利用装置费用约占污水处理厂总投资和运行费用的30%左右,并且大多需进口技术和设备。调查结果显示,实际运行效果只有一部分达到预期,存在管理、设计问题及沼气利用的经济性和安全性问题。例如,天津市东郊污水处理厂设计规模为处理城市污水40万m3/d,日产2460m3(含水率96%),产生沼气13300m3,供4台248kW发电机发电,日可发电27000度,并与市电并网。

对于污泥稳定问题,除了采取厌氧消化方法,还应结合污水处理工艺中减少污泥产生和稳定泥质的方案。如延长污水曝气时间,减少污泥产量;设计参数中增加污泥泥龄(如泥龄20天以上),尽量使污泥趋向稳定的污水处理工艺。对于小型污水处理厂,采用带有延时曝气功能的处理工艺(如氧化沟)是可行的。某些污水处理工艺投资较低(如AB法的A段),但污泥量较多,增加了污泥处理成本。因此,应将污水处理与污泥处理统一考虑,一并计算投资和运行费用。

污泥稳定并不等于无害,用于农田还需符合国家标准中关于污泥农用时污染物控制标准限值。例如,对镉、汞、砷、苯并芘、多氯联苯的要求较高,应通过严格控制工业废水源头排放来控制污泥性质。国外在污泥稳定方面,除了生物法(包括中温消化、高温消化及利用微生物和某些添加剂)外,还采用了化学法。例如,将脱水后的污泥加盐酸调pH值至2~3,反应60分钟后再加硝酸钠;对脱水污泥添加石灰。在欧洲,后者应用较为广泛。

㈢ 有使用沼气发电机的算过用沼气发电每度电要多少成本吗

10万头猪场沼气发电的经济分析

随着农村经济的发展,养猪业以较快的速度向集约化方向发展,但随之产生了猪场的环境保护、猪粪尿及猪场污水处理的问题。猪场污水处理的最好方法是采用生态学及生物学处理,在生物学处理过程中,需要经过厌氧发酵,厌氧发酵过程中污水中的有机物分解产生沼气及含氮、磷等物质。
沼气是极好的能源物质,其热值较高,燃烧后仅产生二氧化碳和水。如果猪场中沼气的产量充足,就可以作为发电的能源。据我国的技术条件,沼气发电仍需辅以15%的柴油,余者皆为沼气,因此可节省大量柴油,这对解决我国能源缺乏,改变农村面貌,改善农民生活质量有重大意义。
为探讨利用猪场污水处理过程中产生沼气进行发电的可行性,本文以深圳市农牧实业有限公司绿美特农业园10万头养猪场(下称深绿园猪场)已经实践了6年利用沼气发电的实例,进行经济分析并探讨其可行性。
一、厌氧发酵及沼气发电的设备与装置
1、发酵池
污水厌氧装置有很多类型,可根据猪场规模、所要求的发酵效率及投资能力等综合因素考虑。深绿园猪场的养猪规模大,污水处理量也大,因此采用了1700立方米的钢筋混凝土卧式发酵池,日处理污水可达850立方米,产气量随气温变化,冬季产气少一些,但不低于500立方米,最高可产1500立方米以上。
2、脱硫塔、贮气罐、输送装置
除发酵池(包括固液分离池、调节池)外,沼气要经过脱硫塔入贮气罐,再进入发电机系统,为防腐蚀,输气管一般用塑料管比较好。
3、发电设备
发电设备为1台改装后的柴油发电机(现增为2台),每台功率为100KW。
二、设备投资
设备投资包括:
1、发酵装置、脱硫塔及管道共投资71万元。
2、贮气罐为18万元。
3、100KW发电机(包括改装的二手55KW柴油机)8.4万元。
总计投资97.4万元。
此投资额包括污水处理及发电两个部分。按年产10万头肥猪计算,一次性投资每头猪仅占9.7元;分10年摊销,10年共生产100万头,则每头猪年支出仅为0.97元。
三、运行情况及成本分析
本项目运行至今已6年多,运行一直良好,运行成本较低。厌氧发酵部分全部采用自流方式,只需1人操作,发电部分也只有3人,其中包括发电机管理及维修。
沼气发电在启动时要用一部分柴油,耗油量为柴油发电的15%,发动机启动后,就不再需要柴油。根据6年多的运行成本分析如下(按年算)。
1、柴油成本根据测算,每千瓦时电需耗用柴油0.073升,按时价3.3元/L计算,其柴油成本为:3.3元/升×0.073升=0.241元。
2、人工成本按3人管理计算:技工1人,年工资1500元/月×12=18000元;管理人员1人,年工资1500元/月×12=18000元;工人1人,年工资800元/月×12=9600元。合计:45600元,按年发电量48万KWh计算,每千瓦时电人工成本为0.095元。
3、润滑油(机油)支出据测算,每千瓦时电耗机油0.012元。
4、修理费每千瓦时电平均支出修理费0.021元。
5、折旧摊销总计投资97.4万元,按10年期限摊销完毕,每年沼气发电量48万KWh时计算,每千瓦时电应承担折旧费用0.203元。
以上合计,每千瓦时电实际成本为0.572元,其中折旧费占总费用的35.49%。如果将污水处理的费用也摊销一部分折旧费,则发电费用至少可减少0.1元,发电成本则为0.472元/KWh。在折旧费用中,猪粪尿处理的全部费用都计入沼气发电之内,实际上沼气发电仅是猪场污水处理的一种副产品,因此发电成本还有很大的降低潜力,为了计算方便未将污水处理的费用分出。
四、讨论
1、本文主要讨论猪场污水处理过程中利用沼气发电的可行性,因此不包括污水处理的效果。本文的分析结果认为,利用猪场污水厌氧发酵处理产生的沼气,可作为能源进行发电,费用仅为0.47-0.57元/KWh,低于国家电纲的0.6-0.9元/KWh,而且这个费用包括了整个猪场的污水处理成本,如充分发挥猪粪尿及污水产沼气的潜力,成本还可降低,因此经济上切实可行。
2、在建立污水厌氧消化池时,成本的降低空间也较大,万头以下的猪场及农村的小型猪场,完全可以用其它建筑材料代替,关键是厌氧池要耐一定压力,不漏气即可。
3、利用柴油发动机改造成沼气发动机的技术已经过关,这是一项专门的技术,据深绿园猪场6年的使用结果证明这项技术是完全可行的。
4、深绿园猪场的经验证明,猪场污水完全可以利用厌氧发酵技术处理,产生的沼气可进行发电,发电量很大程度上可满足猪场用电需要,当然还取决于猪场规模及厌氧发酵技术、原料及自然条件等。规模小于100头的猪场产沼气量少,是否有适合的发电机与之配套,需另行研讨,但所产沼气可作为热源毫无异议。
5、猪场污水采用厌氧发酵技术进行处理,既可控制污染,又可产生沼气供猪场和农户使用,同时降低污水处理及保护环境的成本,一举多得,这也是建立生态养猪业中的一个重要环节。

㈣ 关于对临汾市环境污染的调查报告

为使污水经过一定方法处理后,达到设定的某些标准,排入水体、排入某一水体或再次使用等的采取的某些措施或者方法等。

现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理。
一级处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质,物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水,BOD一般可去除30%左右,达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理,主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD,COD物质),去除率可达90%以上,使有机污染物达到排放标准。
三级处理,进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂率法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后,经过格删或者筛率器,之后进入沉砂池,经过砂水分离的污水进入初次沉淀池,以上为一级处理(即物理处理),初沉池的出水进入生物处理设备,有活性污泥法和生物膜法,(其中活性污泥法的反应器有曝气池,氧化沟等,生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床),生物处理设备的出水进入二次沉淀池,二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理,一级处理结束到此为二级处理,三级处理包括生物脱氮除磷法,混凝沉淀法,砂滤法,活性炭吸附法,离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备,一部分进入污泥浓缩池,之后进入污泥消化池,经过脱水和干燥设备后,污泥被最后利用。

各个处理构筑物的能耗分析
1.污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格删进入污水提升泵房,之后被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵运行要消耗大量的能量,占污水厂运行总能耗相当大的比例,这与污水流量和要提升的扬程有关。
2.沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站前、倒虹管前,以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损;也可设于初沉池前,以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。
沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机,以及曝气沉砂池的曝气系统,多尔沉砂池和钟式沉砂池的动力系统。
3.初次沉淀池
初次沉淀池是一级污水处理厂的主题处理构筑物,或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的对象是SS和部分BOD5,可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池包括平流沉淀池,辐流沉淀池和竖流沉淀池。

初沉池的主要能耗设备是排泥装置,比如链带式刮泥机,刮泥撇渣机,吸泥泵等,但由于排泥周期的影响,初沉池的能耗是比较低的。

4.生物处理构筑物
污水生物处理单元过程耗能量要占污水厂直接能耗相当大的比例,它和污泥处理的单元过程耗能量之和占污水厂直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝气系统的曝气要消耗大量的电能,其基本上是联系运行的,且功率较大,否则达不到较好的曝气效果,处理效果也不好。氧化沟处理工艺安装的曝气机也是能耗很大的设备。生物膜法处理设备和活性污泥法相比能耗较低,但目前应用较少,是以后需要大力推广的处理工艺。
5.二次沉淀池
二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上,能耗比较低。
6.污泥处理
污泥处理工艺中的浓缩池,污泥脱水,干燥都要消耗大量的电能,污泥处理单元的能量消耗是相当大的,这些设备的电耗功率都很大。

针对各个处理构筑物的节能途径
1.污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗,主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约,正确科学的选泵,让水泵工作在高效段是有效的手段,合理利用地形,减少污水的提升高度来降低水泵轴功率N也是有效的办法,定期对水泵进行维护,减少摩擦也可以降低电耗。
2.沉砂池
采用平流沉砂,避免采用需要动力设备的沉砂池,如平流沉砂池。采用重力排砂,避免使用机械排砂,这些措施都可大大节省能耗。
3.初次沉淀池
初次沉淀池的能耗较低,主要能量消耗在排泥设备上,采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
4.生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上,因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能,也包括解决运转的工艺问题,还包括污水厂产物中的能量回收(Energy
Recovery)。
曝气系统的能耗相当大,对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷,但目前仍然可划分为2类:第1种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法,第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。微孔曝气,曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。在传统活性污泥处理厂曝气池中辟出前端厌氧区,用淹没式搅拌器混合的节能、生物除磷方案。这一简单的改造可以节省近20%的曝气能耗,如果算上混合用能,节能也达到12%。自动控制系统的应用于污水处理节能,曝气系统进行阶段曝气,溶解氧存在浓度梯度,既减少了能耗,又可以改善处理效果,减少污泥量。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
5.二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6.污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径:一是污泥厌氧消化气利用,一是污泥焚烧热的利用。
消化气性质稳定、易于贮存,它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能,废热还可回收于消化污泥加热。因此利用消化气能解决污水厂不同程度的能量自给问题。林荣忱等人比较了沼气发电机和燃料电池两种利用形式,认为燃料电池能量利用率高,具有很好的发展前途。对消化气的最大化利用是提高能效的主要方式。沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例,是大型污水处理厂的沼气综合利用的可行途径。

另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理厂旁,将固废与污水污泥一起焚烧,获得的电能用于处理厂的运转。
城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步。由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺,节能措施的制订和实施常常超前。而多数节能途径和手段常常由处理厂的操作管理人员结合各处理设施实际情况提出,具有经验性和个别性,不一定能适用于其他污水厂甚至是工艺相似的污水厂;另一方面,从广义上说,污水处理学科领域的技术创新、新材料和新设备的使用都蕴涵着节能增效的潜力,因而节能的途径和手段往往是很宽泛的。

国内外城市污水处理厂发展概况
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加,水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因,是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策,中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标,要求城市污水集中处理率达20%。目前,我国正处于城市污水处理事业的大发展时期,尤其随着国家西部大开发战略的实施,中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。
城市生活污水处理自200年前工业革命以来,越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近200年来,城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水,并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR(包括CCAS工艺)等多种工艺,以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚,目前城市污水处理率只有6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时,必须结合我国发展,尤其是当地实际情况,探索适合我国实际的城市污水处理系统。
结合我国实际情况,参考国外先进技术和经验,建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向:
(1)总投资省。我国是一个发展中国家,经济发展所需资金非常庞大,因此严格控制总投资对国民经济大有益处。
(2)运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素,是评判一套工艺优劣的主要指标之一。
(3)占地省。我国人口众多,人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。
(4)脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。
(5)现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术,尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善,为环保工程的发展提供了有力的支持。目前,国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统,保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水,而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。

结论
污水处理是能源密集(energy intensity)型的综合技术。一段时期以来,能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设,建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内,能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决耗污水厂的能耗问题,合理进行能源分配,已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低,也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素,开发能效较高的污水处理技术,合理设计及运行污水处理厂,必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。

污水处理的目前的难点在于降低水中的高含量的氯离子、氟离子等

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