Sheboygan WWTP 工藝及運行情況介紹：

美國威斯康辛州Sheboygan 污水廠建成30年以來，逐步改善污水廠的工藝及運行，2002年開始采取降低能耗的策略，目前，從最初的降低能耗目標逐漸實現能量自給，最好的狀態(tài)可以達到或接近100%的能耗自給，該廠可以每年就地產生90%的電能，85%的熱能需求。

 

進水提升泵房：

6臺 Fairbanks & Morse® 離心泵. 每臺水泵能力 11,800gpm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

細格柵及沉砂池：

2008年更新安裝了2臺自動清洗功能的細格柵。

Primary Clarifiers

四座初沉池，尺寸：90 ft. x 90 ft. 平均日流量12.0MGD時對應HRT為5.67h，沉淀的有機顆粒重力濃縮后泵送到厭氧消化工藝。

 

生物池：

1999年，兩座生物池改造為BNR工藝，以強化脫氮除磷。平均日流量時生物池反硝化段的HRT為3.75h. 4座曝氣池，尺寸50 ft. x 100 ft. x 26 ft. 每座安裝了1500個微孔曝氣器，配備了2臺Turblex® 350馬力的高效鼓風機。

 

 

曝氣池及鼓風機優(yōu)化控制曝氣過程。DO在線分析器采用MJK® 分析儀，運行控制保持DO在一個優(yōu)化的數值，以維持較高的污染物去除效率。好氧池HRT7.5h。

二沉池

四座二沉池，HRT達到了7.25h，這個時間遠遠高于國內常規(guī)設計的數值。 

出水消毒：

采用氯化消毒，HRT1.75h，下圖是接觸池。需要補充說明的是，該廠對消毒后的出水殘余氯進行亞硫酸氫鈉中和，出水排放到密歇根湖。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

污泥消化：

初沉污泥和活性污泥被送至三座加溫的初級污泥厭氧消化池，污泥進行厭氧發(fā)酵，沼氣組分甲烷大概65%，CO2為30%，H2S為5%。經過初級厭氧消化后的污泥被轉至二級厭氧消化系統(tǒng)進行最終的厭氧消化和污泥穩(wěn)定。一級、二級污泥厭氧消化池總的池容為4855000加侖，30d停留時間。厭氧過程產生的甲烷氣體作為燃料用來為初級污泥消化池加溫，同時用來作為10-30kw的Capstone汽輪發(fā)動機用來發(fā)電，每年大概產生2300兆瓦的電能，多余的沼氣還可以用來供給卡特彼勒發(fā)動機，供污水提升泵使用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

污泥脫水及處置：

厭氧消化后的殘余污泥進行污泥濃縮，含固率從2.5%到6.0%，采用了2臺帶式機械濃縮機（帶寬分別為2M和3M）。濃縮后的液體污泥被存儲在2個 2,000,000-gallon Aquastore 的儲泥池，能儲存180d的污泥，這些污泥將在春夏秋季節(jié)被作為肥料農用，為此每英畝土地可以節(jié)約 $250.00的肥料費用.

 

 

 

 

 

能耗自給途徑：

2006年，安裝了5臺30kw Capstone汽輪機，這些汽輪機每年可以產生2300MW的電能。下圖是該廠的5臺30KW汽輪機。為此可以每年節(jié)省$78,000的電費，同時產生84000千卡的熱能，每年可以節(jié)省$60,000的天然氣費用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

該廠廢物厭氧沼氣發(fā)電/熱電聯產的實施，回收了污水中潛在的能源，大大節(jié)省了運行成本。 2008年該廠開始采用食品加工及乙醇生產過程的外源有機廢物與市政污泥進行混合厭氧協(xié)同發(fā)酵，大概提高了15%的沼氣產量。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2010年，又安裝了2臺200kw的Capstone的汽輪機利用多余的沼氣進行發(fā)電，可以產生400kw的電能及每小時 1,400,000 BTU 的熱能。

2012年又新安裝了300kw的汽輪機系統(tǒng)，通過外源有機廢物的厭氧協(xié)同發(fā)酵沼氣發(fā)電技術，目前700kw的汽輪機系統(tǒng)可以產生90%的電能需求，滿足85%的用熱需求。

 

污水廠沼氣發(fā)電工藝及設備配置信息：

Waste Volume: 10.0 million gallons/day
Biogas Produced: 500,000 ft3/day @ 65% methane

Equipment Installed:

10 - 30kW Capstone Micro-turbines
Unison Solutions Gas Conditioning Equipment
2 Cain Heat Recovery Units

2 - 200kW Capstone Micro-turbines
Unison Solutions Gas Conditioning Equipment
2 - Cain Heat Recovery Units

Electrical Energy Produced: 16,500 kWh/day (at peak gas production)
Thermal Energy Produced: 55 million BTU/day