除渣器-山东智信环保科技

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案例分析城镇污水处理厂有效利用能源策划(下)

作者: 山东智信环保科技 来源: 山东智信环保科技 发布时间:2016-09-29
2.6污水厂实地观察
根据这些运行参数,评估小组执行了级别1的污水厂实地观察。这项工作包括目视检查来识别操作或维护问题,从污水厂主要设备上收集能源数据。这些信息被该市用来评估运行和维护产生的成本节省,以及资金投入改善污水厂设施的优先次序。
GCEA在审计过程中与评估小组协作,测量主要设备实际降低的用电量,包括污泥转运泵和鼓风机增加15min运行时间来记录实际电耗。使用一致的时间间隔来测量功耗,允许足够时间确定开关机时的电耗。这些信息被该市用来确定设施改善的优先次序。
审计过程中,测量了氧化沟的溶解氧浓度来确定曝气效率。利用这些浓度数值创建了一个溶解氧浓度模型,用来更好地理解污水厂的运行。
根据进水水质、温度、历史溶解氧浓度、通常曝气速度、溶解氧测试结果,建立BioWin模型。使用这个工艺模型,评估小组确定了现在的曝气机已经使用了15年左右,与新的曝气机相比,转换效率很低,这意味着根据现在的溶解氧水平,污水厂使用了更多的能量来驱动这个曝气机。
2.7主要的能源节省机会
根据污水厂的运行信息和审计收集的资料,评估小组向污水厂提出了节能建议。
(1)进水泵/前端处理
提供给污水厂的流量信息说明入渗和入流(I&I)在季节2(4月—6月)是个问题。为缓解这些问题,确定收集系统中的泄漏和破裂区域会有所帮助。这些信息将有助于确定优先顺序,维修或更换系统管路。另一个给污水厂的最好实践是量身定制前端处理的运行策略,以符合3个不同季节要求。根据典型的每日流量形式,进水泵1可以在季节1(10月—3月)的夜晚以及白天低流量时使用,在季节3(7月—9月)的夜晚低流量时使用。根据进水泵1的使用年限,该市考虑更换成更高排量的变频泵,以应对污水井的波动,这在增加流量的同时减少了另一台更大功率泵的使用。
(2)曝气/氧化沟
氧化沟的溶解氧含量测试,连同其他运行数据,显示曝气机没有有效运行。在污水厂中它带有功率最大的电机,曝气机即将达到使用寿命,评估小组建议更换成更节能的设备。污水厂也考虑在靠近出水位置安装一个新的溶解氧测量仪和(或)氨传感器,以更有效地监控氧化沟性能。把这个测量计连接到监控中心(SCADA)系统,将可以连续监控和控制溶解氧量。
如果这些溶解氧读数用于自动控制曝气机速度,可以更加节能。更好的改变是,搅拌器被建议只有在曝气机不运行的时候才开启,这将可以更多地降低工艺运行过程中的能耗。
(3)紫外消毒
目前紫外消毒系统的运行基于1.3MGD(4700 m3/d)的流量。由于目前最大流量是0.6MGD (2300 m3/d),低于设计流量的一半,污水厂超过了标准要求。同时,评估小组建议污水厂只使用一组紫外系统,而不是全部。因为紫外系统设计远超污水厂实际,污水厂可以和制造商一起修改系统来节能,移除一些灯管,改造或断电一些镇流器。把紫外消毒系统连接到监控中心(SCADA)也可以提高控制效率。
污水厂也考虑减少更换灯管的频率——制造商建议灯管寿命为13500h或1.5年。目前的情况是更换灯管固定在年维护记录日程上,无关真实运行时间。延长灯管更换间隔会节省材料成本和污水厂的废弃物量。
(4)污泥处理
目前的污泥处理工艺效率低,因为使用了已有的ATAD系统管道来进入离心机脱水。污水厂考虑更改管道来让污泥直接从浓缩罐进入离心机,绕开ATAD系统。改变后系统内的转运和泵送将会减少。
污水厂的一个主要产品是市政污泥或称生物污泥。直到二三十年前,第8区的污水厂对污泥的标准处理都是填埋或焚烧。今天,许多污水厂将污泥进行有益利用,在第8区中85%的污泥目前都被循环利用了,最常见的是用于土壤添加剂和肥料,施放到农田,或修复土壤。
克雷斯特德比特市污水厂可以研究处置污泥所需要的能耗,把原先的污泥填埋转变为制成农业肥料。处置污泥到A级或B级需要更多的能耗,但可以减少使用卡车外运污泥至填埋场,减少温室气体排放,避免填埋处置的长期环保负担。
(5)减少进水流量
精确定位收集系统的入流和入渗问题位置,可以帮助污水厂集中维修和更换工作。地下水的入渗可能是最大的进水来源。经常清洁、检查、修复收集系统管道内壁可以最大限度地减少入渗和降低污水处理量。
(6)社区支持
活跃的社区范围对话是另一个很重要的减少污水厂进水量的方法。和社区互动,推广环保理念,采取行动如安装节水装置,可以显著减少进水流量并节省能源。
节能建议和估计可节省的成本见表2。这些建议分为短期机会(包括低成本和马上可以实施的)和长期机会(可能需要更好的计划和资金支持)。表2显示,曝气工艺可以为该市提供最大的节能和省钱机会。
2.8下一步
该市将更深入量化能源节省,实施建议和开始能源管理计划。
能源管理计划将建立目的和目标,来测量节能的进度和改善资金使用,提高污水厂运行维护水平。更进一步的信息,即如何使用这些信息可以在EPA的指导手册中找到。
该市的污水厂和EPA的投资经理一起用能耗信息作为基准,和其他污水厂进行比较。投资经理可以帮助该市确认将来的节能机会,改进性能,优化投资。
3    考虑的策划
该市的研究是一个绝佳的案例,执行能源审计可以提高一个污水厂或社区能源经理对水厂和污水厂能源节省的理解。下文为一个简短的针对几个主要能源节省策略的概述。污水厂和社区能源经理愿意考虑如何将这些策略实施到他们的厂。愿意制定和实施全面能源管理计划的业者,感兴趣的读者可以从阅读EPA的“确保可持续发展的未来”:《污水厂和水厂的能源管理指导手册》开始。
3.1工艺能源
当进行能源审计时,请专注于厂内最大的能源消耗者。这个可以根据查阅图纸、标牌或测量设备能耗来确定。曝气工艺对于大部分污水厂来说是最大的能源消耗者,典型的污水厂能耗形式如下图所示。
3.2运行控制
运行一个污水处理厂不可能“一个规格所有人适用”。定期评估进水和出水趋势可以帮助污水厂量身定制相应的运行策略。这些参数可能随季节、时间的不同而不同,和/或有其他独特的参数。系统控制使用中控(SCADA)反馈和变频控制可以优化出水质量和能源消耗。这种平衡是连续的过程,污水厂经理必须注意,更高的排放质量通常意味着更高的能源消耗。达到质量和能量之间的完美平衡是终极目标。
3.3维修和更换
作为资金计划的一部分,最佳的方法是污水厂定期评估状态、性能和工艺设备的使用寿命。年久的设备性能更差,可能维修起来更为昂贵,通常比新设备能耗高。当进行能源审计时,设备年龄和运行效率是主要考虑因素。评估预防性维护操作可以确保设备受到适当的维护,达到使用要求。
3.4生物污泥
在提供更高质量的生物污泥和随后的能耗之间,有着显著的环保和财务权衡。当评估污泥处置和丢弃选项时,下面的因素是污水厂需要重点考虑的:
· 运输:污水厂和填埋场的距离,运送污泥的成本;
· 附加成本:处理费和可能产生的填埋附加处置费;
· 收入:污水厂可能从作为土壤添加剂的污泥得到的收入;
· 碳排放:填埋污泥比土壤利用会造成更高的碳排放;
· 可持续发展:使用生物污泥减少填埋需求和合成肥料需求,可以帮助棕地复垦和恢复植被。
3.5入渗、入流和泄漏
污水收集系统是污水厂的另一个节能机会。相当数量的能源浪费在处理经损坏管道入渗的地下水。同样,收集系统的裂缝和泄漏增加了污水泵的能耗。努力查找入渗和入流区域,破裂和泄漏,让污水厂能直接进行修理和更换,会极大地帮助节省能源和资金。
3.6实地再生能源
最好的实践是寻找机会在污水厂进行现场再生能源制造。除了提高能源效率,再生能源是另一个节省能耗和资金的有效途径。所有的再生资源都可以在社区找到,风、太阳能、水、当地的废弃物,也许可以被看作是潜在的能量来源。选择和安装可再生系统,最大化能源生产。污水厂采用厌氧消化提供了一个独特的现场制造热能和电能的机会,通过收集沼气作为燃料产生能源。
3.7保护
有效的社区沟通可以大幅度减少水的使用和污水的产生。可以激励社区成员、商家和企业减少其用水量。通过打折收费提供低流量装置,进行用水审计,和/或使用倒挡费率结构,这样可以大大减少待处理的污水量,并显著降低能源使用。通过公共教育计划促进人们改变行为是促进保护的另一个重要措施。只要地方水权允许,最大限度地利用“适合用途”或重复使用水可视为另一种保护策略。

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