Заводы по очистке сточных вод используют биогаз для получения возобновляемой энергии

Представьте очистную станцию, которая не только очищает сточные воды, но и производит собственную энергию, даже становясь местным поставщиком электроэнергии.Но это видение быстро становится реальностью..

Во всем мире в очистке городских сточных вод доминируют механические и биологические процессы.Этот скромный остатокДля того, чтобы использовать свою ценность, грязь должна сначала пройти обработку, чтобы удалить более 95% ее содержания воды, загрязнителей, патогенов и запахов.

Эффективная обработка ила должна соответствовать нескольким важным экологическим и эксплуатационным стандартам:

• Эффективность в расходах:Балансирование инвестиций и операционных расходов.
• Оптимизация энергии:Минимизируя потребление при максимальном использовании самогенерируемой энергии.
• Уменьшение объема:Уменьшение количества ила.
• Улучшение качества:Улучшение грязи для повторного использования.
• Охрана окружающей среды:Обеспечение того, чтобы очищенные сточные воды соответствовали строгим стандартам сброса.

Два основных подхода доминируют в обработке ила:

• Аэробная стабилизация:Использует кислород в открытых резервуарах для грязи, но требует значительного пространства и энергии для проветривания.
• Анаэробная стабилизация:Предпочтительно для средних и крупных электростанций из-за более низких затрат, более высокой энергоэффективности и экологических преимуществ.Некоторые учреждения сочетают оба метода для достижения оптимальных результатов.

По мере роста спроса на энергию и ужесточения правил выбросов углекислого газа анаэробное пищеварение приносит убедительные преимущества:

• Уменьшает органическое вещество на ~ 50%, превращая его в горючий биогаз.
• Производит возобновляемую энергию, сокращая зависимость от внешней энергии.
• Снижает эксплуатационные расходы и требования к земле.
• Улучшает контроль запахов, гигиену и влияние на климат за счет улучшения СО₂равновесие.

Заглушивание предварительной стабилизации грязи уменьшает объем, повышает эффективность реактора и увеличивает производство биогаза.и устойчивы к коррозии, облегчая при этом легкую загрузку и обслуживание.

Традиционные системы используют септические баки для ~ 20-дневного брожения, производя биогаз (50-70% метана) для производства электроэнергии.Появляющиеся высокотемпературные системы (>53°C) сокращают время обработки до 15 дней или меньшеКлючевые операционные факторы включают:

• Смешивание грязи с помощью смесителей, насосов или газового впрыска.
• Предотвращение стратификации ила.
• Нагрев реактора, в идеале с использованием отработанного тепла.

После стабилизации отстой может быть обезвожен до 20-35% твердого вещества (или 95% при сушке) для использования в качестве сельскохозяйственного удобрения или топлива.Дополнительные методы обработки, такие как термическая сушка (> 80°C) или регулировка известком (pH ≥ 12), обеспечивают устранение патогена..

С ~ 6,5 кВт·ч/м³тепловая эффективность (более половины энергетической стоимости природного газа), биогаз может питать очистные установки или сети питания посредством:

• Комбинированные тепло-энергетические системы (35-40% электроэнергии, 60% рекуперации тепла).
• Прямое использование в газовых двигателях.
• Производство пара или горячей воды.

Производство биогаза зависит от микробического распада: кислотнообразующие бактерии расщепляют органические вещества на более простые соединения.которые метаногены затем превращаются в метан и CO₂.

В то время как некоторые заводы недостаточно используют биогаз, оптимизированные системы, такие как паровые нагреватели Москвы или технология теплового гидролиза Норвегии, демонстрируют его потенциал.

• Улучшение пищеварения:Удвоение добычи биогаза путем разделения фаз гидролиза и метана.
• Термический гидролиз:Использование пара высокого давления для расщепления ила, уменьшение объема на 50% и утроительство выработки метана.

Производство биогаза приносит измеримые выгоды:

• Уменьшает выбросы метана от открытого хранилища отходов.
• Удаление CO₂и загрязнение азотом.
• Защищает водные ресурсы и леса.
• Уменьшает использование синтетических удобрений.

Несмотря на свои перспективы, биогаз сталкивается с препятствиями:

• Сжигание не полностью устраняет парниковые выбросы.
• Доступность сельских сырьевых материалов ограничивает масштабируемость городов.
• Высокие первоначальные затраты на малые системы могут стимулировать экологически рискованные энергетические культуры.
• Загрязнители биогаза (например, ртуть, соединения свинца) требуют более строгой фильтрации, чтобы соответствовать стандартам качества воздуха.

Однако по мере развития технологий биогазовые системы готовы играть все большую роль в устойчивом управлении отходами и производстве возобновляемой энергии во всем мире.