废水中的可再生能源

1废水中的可再生能源伍文桢陈振传百年讲座教授执行主任南洋环境与水源研究院2社会和经济的发展•关键要素=水+能源;•矛盾=经济发展可能危及水资源;•需求=随着经济发展，保护水资源的需求与日俱增;•保护=适当管理废水和废物3废水处理–目前技术发展水平•常见配置=采用好氧(有氧)处理过程转化含碳物质–高能量;•为了减少能源消耗=采用厌氧(无氧)预处理过程–低能量;•为了回收能源=污泥消化–回收部分能源4好氧处理–活性污泥•曝气导致高能量的消耗;•能量的需求取决于BOD;•每人~50g.BOD/d.生化需氧量–BiologicalOxygenDemand(BOD)是反映水体被有机物污染程度的综合指标。5生化需氧量(BOD)负荷与人口当量(PE)BODload,kg.d-12500020000150001000050000100200300400500600Populationequivalent,103pe6换位思考•与其在好氧过程之前预处理来减少能源需求;•不如在好氧过程之前回收能源;•可能从厌氧过程着手–回收沼气(biogas)作为能源;•沼气(氢气hydrogen或甲烷methane)=可再生的生物能源.7生化需氧量(BOD)负荷与沼气产率BODload,kg.d-1250002000015000100005000050001000015000200002500030000BiogasBiogasyield,m3.d-18沼气的用途（甲烷methane）•(1)产生蒸汽(加热);•(2)发电(运用发电机);•(3)生产压缩天然气(运用精制器purifiers、压缩机compressors).9BOD负荷与潜在功率(PotentialPower)BODload,kg.d-12500020000150001000050000Power,10-3MW.d-1246810*Assuming30%conversionefficiency10电费价格一路攀升•电力价目表(截至2008年10月2日):-•07年7月–20.52c/kWh;•07年10月–21.38c/kWh;•08年1月–22.62c/kWh;•08年4月–23.88c/kWh;•08年7月–25.07c/kWh;•08年10月–30.45c/kWh.•最近一次电价上调，是基于预估油价从每桶112.35美元，上涨到每桶155.14美元。11潜在收益•用沼气发电–取代柴油或燃料油;•在每桶100美元的价位，以沼气取代燃油，变得饶有兴味12BOD负荷与油当量(equivalentoilyields)BODload,kg.d-1250002000015000100005000050001000015000200002500030000Oil,ℓ,d-1BiogasBiogasyield,m3.d-113沼气厂的安装费用•系统部件=反应器，反应器顶，送料装置，混合装置，排水装置，集气装置，储存器;•关键部件=反应器和它的顶部及混合装置.14BOD负荷与沼气厂安装费用BODload,kg.d-12500020000150001000050000123456Installationcosts,x106S$15榨制糖厂的厌氧消化设备16操作要求•(a)消化器的操作–1名技术员{碎渣机,颗粒网,泵(气体,液体,污泥),混合器};•(b)沼气的提取和储存–1名技术员{压缩机和精制器};•(c)发电–2名技术员{发电机};•(d)指导–1名工程师.17部件维修费用(按年计算)•(a)厌氧消化器~安装费用的3-4%;•(b)发电机~安装费用的4-6%18厌氧塘的改良•像敞开式厌氧塘这样简单的系统或许不再适用;•释放出的甲烷比二氧化碳的温室效应高出21倍;•系统需要改良–这给CERs(核证减排量)提供了机会19CDM项目与CER潜在值BODload,kg.d-1250002000015000100005000020040060080010001200PotentialvaluefromCER,x103S$/year20能源回收的益处•(a)两个潜在的收入来源–沼气和CERs;•(b)两个未开发的收入来源–堆肥和灌溉用水;•(c)把“碳”尽可能转化为沼气有好处–减少了污水处理的费用;•(d)污水处理可以达到正面能量平衡(positiveenergybalance)!•(e)设计概念改变–回收能源及处理而不是预处理及处理或处理及回收能源.2130温度对沼气产率的影响Biogasyield,m3.kg-1BODadded1.51.41.21.11.0354045505560Reactiontemperature,°C1.30.90.80.722演讲完结谢谢各位