工业实用效率

费耶特维尔污水处理厂降低运营成本,提高效率

位于田纳西州费耶特维尔市的费耶特维尔污水处理厂(WWTP)是一个例子,它不仅仅是为了实现水质和污水排放目标而做的努力,同时还控制了成本。相反,它把语言化为行动。

费耶特维尔污水处理厂

田纳西州的费耶特维尔污水处理厂每天处理大约150万加仑(MGD)市政污水。

在Fayetteville WWTP,行动已经采取了向植物运营和旨在降低运营成本和提高效率的多项举措的前瞻性思维方法的形式。其举措是涉及安装先进技术的500万美元升级,包括:

  • 监控与数据采集(SCADA)系统。
  • 更新的曝气盆,具有发光溶解的氧气(LDO)探针。在工厂升级之前,它还在曝气盆地上使用的机械表面曝气器上安装了变速频率驱动器(VFDS)。
  • 高效曝气鼓风机优化其蒸煮池储罐。
  • 一种最先进的脱水系统,具有高效的离心机和其他旨在节省成本的设备。
    德怀特的牛仔裤费耶特维尔污水处理厂主管德怀特·牛仔裤。

    该工厂的升级,结合先进的管理策略,使工厂消耗更少的能源,并减少其对外部承包商的生物固体去除的依赖,导致每年总共节省约6万美元的运营成本。该工厂还将在未来几十年有效管理该地区的废水。

    费耶特维尔公共事业公司(FPU)首席执行官/总经理布里特·代耶(Britt Dye)表示:“作为一家国有废水处理厂,我们的工作是在降低成本的同时,按照州和联邦法规提供优质水。”“这就是为什么我们总是采取积极的方式投资未来和升级我们的工厂。对我们来说,一切都是为了继续前进。”

      氧化沟工艺

      费耶特维尔位于田纳西州纳什维尔以南约90英里处,人口约7000人。FPU管理工厂和城市的供水服务。

      Fayetteville WWTP每天约有150万加仑(MGD)的城市废水,具有流动的BOD5大约225毫克/升。该厂采用双平行沟列氧化沟工艺处理平均日流量为3.35 MGD,峰值日流量为7.7 MGD。氧化沟是一种利用长固体滞留时间(SRTs)去除可生物降解有机物的改性活性污泥生物处理工艺。

      最终的污水被排放到麋鹿河,按照国家污染物排放消除系统(NPDES)的月度平均排放标准排放BOD5悬浮的固体为30 mg / l。美国环境保护局(EPA)建立了NPDES限制。

      自2009年中期以来,平均日常流量大约为1.5 MGD,但峰值每日流量可能超过五到六个MGD,需要沟渠的操作。该植物始终如一地产生高质量的垃圾5平均值为5至8毫克/升。总悬浮固体(TSS)平均值为5-9 mg/l。

      推行能源管理措施

      自工厂成立以来,FPU和污水处理厂运营商一直在寻求降低工厂运营成本。2011年,美国环境保护署(EPA)和田纳西州环境保护署(TDEC)组建了一个团队,实施了一项能源管理计划(EMI), FPU加快了在该工厂的成本节约措施。从那以后,这家工厂再也没有回头。

      EMI进程包括能源评估,以及各种研讨会,以帮助植物更有效地运作,更有效地运作。该团队包括EPA R4,TDEC,田纳西州经济和社区发展和田纳西州谷权威(TVA)。它还涉及孟菲斯大学 - 田纳西大学 - 市政技术咨询服务和北卡罗来纳大学环境金融中心的帮助。

      “FPU是一个实用程序的一个例子,其完全欣赏其废水处理厂的测量和控制能源使用的价值,除了在环境管理中实施持续的最佳实践之外,该能源计划管理员为TDEC的能源计划管理员表示,”本·博尔顿表示。“这是这种类型的承诺,使田纳西州成为一个有吸引力的生活,工作和访问。”

      通过EMI过程,该工厂确定了一些节约能源的机会。其中一个措施包括减少在其有氧消化器上使用的鼓风机的运行时间的决定。这样做允许工厂节省相当大的能源成本。两年后,工厂通过在正常情况下仅在其两个氧化沟列表中操作了一个趋向于能量减少的另一个主要步骤。

      然而,FPU继续看到节省成本的更多机会。因此,它利用国家循环基金的融资优势,推进了一个500万美元的工厂升级项目,以进一步提高工厂效率。该项目还将允许该工厂遵守更严格的EPA污水排放限制。

      氧化沟升级降低能源使用

      植物节能努力的关键重点涉及氧化沟渠。在植物中,重力进料的流水病通过条形筛网并进入主泵站,然后将其泵送通过细筛分过程并进入植物的两个分裂级氧化沟渠。每个氧化沟(或曝气盆)设计用于处理1,959,360加仑的废水。

      氧化沟采用同心环设计,由内环和外环组成,有专门的区域用于特定的处理工艺。该过程还包括使用二级澄清器从混合液中分离活性污泥生物固体。

      在进入内圈之前,沟渠使用机械表面曝气器在外圈的流出物端的混合液中保持1.0至3.0mg / L的溶解氧。总而言之,沟渠使用八个电动表面曝气器,包括四个25马力(HP)单位和四个50-HP单位。

      为了节约能源,工厂在氧化沟中安装了LDO探头,以监测溶解氧(DO)水平,并将数据与工厂新的SCADA系统通信。此外,它还在表面曝气器中添加了vfd。如今,这家工厂不再一直运行所有的表面曝气器。相反,SCADA系统会根据既定的DO设定值自动启动和停止所需的适当数量的设备。

      Fayetteville WWTP的分裂级氧化沟渠

      费耶特维尔污水处理厂的错层氧化沟采用vfd控制的表面曝气器,以节约能源和确保适当的曝气。

      费耶特维尔污水处理厂主管Dwight Jeans说:“LDO探测器和在表面曝气器上使用vfd是完全合理的。”“现在,我们不会把它们开得太大,也不会过度通气。相反,我们的表面曝气器只使用维持DO水平所需的特定能量,这导致了大量的能源节约。”

      优化的有氧消化器增加了节能

      除了曝气池,FPU选择优化工厂的好氧消化池操作,以进一步降低能源成本,尽管作为EMI过程的一部分,2011年它在消化池能源减少方面取得了良好的开端。

      在工厂,废水活性污泥(WAS)从澄清池流入两个好氧消化池,每一个额定处理29.6万加仑的污泥。每个水箱都配有粗泡空气扩散器,以帮助曝气过程。

      EPA和TDEC LED EMI进程确定该植物已经过度充气其消化炉。FPU随后选择减少鼓风机运行时间,使其能够节省能源,同时还提供所需的适当曝气水平。

      有氧的消化器

      图中显示的是费耶特维尔污水处理厂使用的两个好氧消化器之一。

      计划升级时,FPU确定它可以实现更新的曝气鼓风机,用于提供所需的更新曝气鼓风机,以便在污泥中代谢有机化合物,同时也会达到5的水平。因此,作为工厂升级的一部分,它将其两个125马力的鼓风机替换为三个新的75马力的正排量鼓风机。每个鼓风机额定在6 psig时提供1500 CFM。

      在正常负荷条件下,工厂以50%到75%的容量运行蒸煮器。在36小时的曝气期间,工厂操作人员手动启动一个鼓风机,为两个消化池提供所需的所有曝气。曝气策略要求运营商在工厂达到日流量峰值、两个消化池都满负荷运转的罕见情况下启动第二台鼓风机。第三个鼓风机提供系统冗余。在非曝气期关闭一次鼓风机。

      “这些新鼓风机中的一个所做的功与两个旧鼓风机加在一起的功相同,但它使用更少的马力和消耗更少的能源。今天,我们没有在消化池曝气过程中投入比需要更多的能量,我们有可靠的鼓风机,使我们能够达到我们的水质目标,”牛仔裤说。

      牛仔裤表示,该工厂为其继续取得的进展感到自豪,以及所有参与植物和FPU的努力。

      “保持植物的有效运行和管理成本是一个团队的努力,其中包括每个人都在工厂,达纳·波洛克等人在政府能够学习和收集信息的成本节约,积累了FPU自WWTP新技术的部署,“牛仔裤说。

      Aerzeb曝气鼓风机

      最近安装的曝气式鼓风机在帮助Fayetteville WWTP优化其有氧消化器并实现节能方面发挥关键作用。

      脱水系统节省成本,自给自足

      除了通过使用升级的工厂控制、优化的氧化沟和消化池来提高效率外,FPU还采取了一种新的污泥脱水和去除生物固体的方法。

      在工厂曝气过程之后,消化池污泥进入操作的脱水阶段。过去,FPU依靠当地承包商对污泥进行脱水,并将生物固体运走。然而,由于该服务的成本不断上升,最终增加了一倍,FPU决定寻找方法,以消除对外部承包商的脱水和生物固体去除的依赖。

      经过彻底的分析,FPU选择使用新设备建造脱水建筑,包括高速离心机,输送系统,哈巴格磨机和储存筒仓。

      离心机以每分钟55加仑(GPM)的速度处理湿污泥,将处理后的污泥转化为生物固体。然后,生物固体被输送到泥磨,将窑尘与污泥混合,以稳定材料的碱性水平,并启动生化加热过程。然后,生物固体被输送到存储区,72小时,最终生成a类生物固体成品。

      该工厂每年总共生产250吨a类生物固体。当地农民和社区其他人可以利用这些生物固体作为肥料。

      高速离心机

      图中显示的是费耶特维尔污水处理厂脱水过程中使用的高速离心机。

      “当脱水合同的最低出价从每吨491美元上升到914美元时,我们需要找到一个更具有成本效益的方法来管理工厂的这一部分,”牛仔裤说。“新的脱水系统是答案,尽管它抵消了我们节省的一些能源,但它每年在脱水成本上节省了8万美元。”

      着眼于持续的效率

      自2017年完成工厂升级后,由于先进的节能技术和FPU决定生产a级生物固体供整个社区使用,工厂节省了约6万美元的运营成本。

      据Dye说,工厂的成本节约措施是前瞻性的方法和持续改进的承诺的结果。他说,例如,污水处理厂正在制定计划,在电力公司非高峰时段运行脱水流程,以节省能源。

      “我们很久以前就决定要成为废水处理领域的领导者,”戴伊说。”由于EPA的帮助下,TDEC和其他组织在社区里,以及我们知识渊博的员工,我们已经能够做出实质性的改进,不仅节省能源和帮助我们降低成本,但也加强植物保护环境未来几十年的能力。”

      所有照片由Fayetteville公用事业提供。

      阅读更多关于污水处理行业, 请拜访//www.epcgrp.com/industries/wastewater。