废水处理浪费能源,但它并没有给
污水处理厂的能源猪。2013年的研究由电力科学研究院和水研究基金会的报告说,他们消耗大约30十亿千瓦小时的电力,每年,约在美国使用的总发电量的0.8%。
污水处理的高能源消耗具有讽刺意味的,因为废水中的有机物含量高达五倍尽可能多的能量工厂使用的治疗,根据美国沼气委员会(PDF)。通过提高能源效率减少污水处理厂的能源足迹,并使用目前浪费的能源可以节约资金和减少温室气体排放。
尽管所有的能量似乎那里的回吐,降低了污水处理厂的化石燃料的需求是具有挑战性的,需要无数的方法。在世界各地,这个行业新技术试验,评估他们不只是能源的好处,但也成本和意想不到的后果,如额外的浪费流进行管理。
大芝加哥大都会水填海区(MWRD)已定下目标,到2023年将能源中立,英国,丹麦和东湾市政公用事业区在加利福尼亚州奥克兰市工厂的铅,这已经超越了以下净零能量实际上卖的能量回馈到电网。这些创新者正在利用各种技术,以减少他们通过提高能源效率使用电力和发电现场,以抵消他们做了什么用途。
带来泡沫
废水处理在发达国家通常涉及四个主要步骤:初级处理,用于分隔液体废物的固体;二级处理,其中细菌分解包含氨和其它污染物和剩余的固体从分离溶解的废弃处理后的液体;厌氧步骤,其中从初级和次级步骤固体通过在没有氧的密闭罐微生物消化最后,一个消毒阶段。
细菌获得他们需要的账户一季度更比一个污水处理厂使用的能源一半的氧气。细菌在通过消费有机污染物和无机营养物质如氨打破我们的生活污水和工业废水中起关键作用。但让他们开心的是不容易的。他们需要特殊的条件下茁壮成长:最佳温度;餐饮;和氧气。细菌获得他们需要的账户一季度更比一个污水处理厂使用的能源一半的氧气。因此,工厂经营者集中于减少在这一步提高能源效率,能源的使用。
创新者减少它们通过提高能源效率和通过现场发电以抵消过程使用的功率。
传统的植物空气泵入罐,在细菌做好自己的工作,它扩散通过小孔产生小氧气泡的细菌容易可以访问。这个过程浪费了大量的精力,因为大多数的气泡上升到顶部,并没有使用它们的细菌流行。
业界一直在努力减少这种能量流失了几十年。其中最有前途的方法是膜曝气生物膜反应器(MABR)。
而不是强迫空气进入细菌罐,运营商填写全多孔膜管巨型立方体。鼓风机移动低压空气进入管中。细菌聚集在管的外侧上,吸干通过它们中的氧和产生的氧浓度差,可以帮助更多的氧扩散。
“细菌实际上是要求苛刻的氧气和影响梯度,”格伦Vicevic,产品管理主管通用电气公司的水处理技术,这使得一个版本的技术说,ZeeLung,即MWRD在其奥布莱恩废水回收厂在斯科基,伊利诺伊州测试。
GE估计,根据现有的工厂设计和操作,ZeeLung比传统的强制通风草案的四倍节能。
沼气助推
从废物废水中捕获能量是在大型工厂,它使用称为罐厌氧消化器或沼气池脱离初级和次级步骤有机固体为甲烷气体和二氧化碳的标准做法。细菌再次做工作,但这次没有氧气。将所得的甲烷可以被捕获并在沼气引擎来产生电和热,可以在工厂的操作中使用燃烧。或者,它可以升级到天然气的质量和投入管道。
只要美国植物的35%(PDF)产生沼气发电,部分是因为在美国的大多数污水处理设施都比较小。“为了符合成本效益,你必须是一个相当大的设施,污水处理,每天至少5000000加仑,”能源效率研究办公室在加州能源委员会的经理卢弗吉尼亚州说。
植物不产生足够的天然气打扰发电经常烧坏它关闭代替。Adding battery storage could allow them to store enough energy to make using it worthwhile, Lew said: "I think there’s going to be greater emphasis on trying to utilize as much biogas in the future as possible to offset any purchased electricity and to reduce their carbon footprint."
氨分解
另一种方式是MRWD减少其能源使用是细菌厌氧氨氧化叫。氨,废水中污染物中发现,一直在挑战在废水处理中和。这期间在二级处理曝气过程通常被分解细菌,但需要更多的能量来对付它比其他任何污染物。“氨是在曝气过程中你的最高空气的需求,” MWRD执行董事大卫·圣皮埃尔说。
克鲁格,威立雅水务技术公司的子公司,注册商标这个过程被称为ANITA莫克斯更好地处理氨。它的售价塑料载体,看起来像蜂窝谷物一点,与无数的表面主机厌氧氨氧化和氨氧化细菌。这两种类型的细菌,需要除去大部分的氨 - 约80%至85%。MWRD使用ANITA莫克斯把球送入曝气步骤之前分解在液体污泥氨。
“如果你能在厌氧过程分解氨,你的空气显著减少需求,”圣皮埃尔说。“它有承诺在您的工厂60%,以减少您的电器使用。因此,它是巨大的。”
MWRD的灵感来自于Marselisborg污水处理厂在丹麦,圣皮埃尔,这在2015年是能够产生它使用的能源的百分之153,由于ANITA莫克斯和其他提高效率的措施以及沼气发电说。ANITA莫克斯也被在丹麦另一家工厂使用的;两人在瑞典;在弗吉尼亚州纽波特纽斯的;和达勒姆,北卡罗来纳州
与其它能量产生的努力,包括在一种植物的太阳能电池板结合,MWRD预计即将产生90%,它使用的能量。
“我们正试图从运行的垃圾处理厂,以资源回收设施转变,”圣皮埃尔说。