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水文地质
地热如何用于污水处理?
在污水处理方面,地热可用来为污泥消化加热、污泥消毒、污泥脱水以及溶化油脂。图1为一个污水处理厂的工艺流程图。污水进入处理厂后,首先通过格栅收集污水中的漂浮物,由机械法去除并送入收集箱进行净化处理,同时将有压空气通入原始的污水,促使污水中的可漂物质与砂粒等可沉淀物质迅速分离。
初步处理后,污水进入一级处理阶段,在这里,通过降低污水在初沉池中的流速而使有机物从水中分离出来。水中的固态物质(沉泥与浮渣)被进一步处理除去。然后液体部分(即初级水)流入曝气系统开始二级处理。
二级处理过程为一生化过程,通过活的好氧微生物吃掉水中的没有被一级处理去除的有机物。活性污泥处理过程是在曝气池中将人工培养的微生物(活性污泥)引入初级水中,同时沿线供给大量的空气以供细菌呼吸并能造成紊流促进初级水与活性污泥的混合。
曝气后,初级水与活性污泥的混合物流入次沉池。在此,可沉物质又一次沉降下来,活性污泥用泵抽回曝气系统。逐渐地,固态物质积累到一定程度而被排除掉。这种废的活性污泥连同一级处理排除的污泥一起被处理。
随后,二级水流入氯接触池进行消毒。在这一过程中,液态氯蒸发为气态,氯气按照控制的比率注入自来水中生成饱和氯水,氯水被允许与二级水混合。为了使氯接触水分,需要停留足够长的时间,最后出水通过排水口排出。
上述出水的一部分被送人三级处理厂进行三级处理。通过加入一些化学添加剂来帮助去除残留于水中的悬浮物质。在一个反应澄清池中经过化学处理后,出水通过一个快速除沙器过滤,而后进入蓄水池。
污泥和处理过程中收集到的固态物质由泵从各个收集点送入浓缩池。在浓缩池中,通过重力沉降达到浓缩的目的。然后,被浓缩的污泥由泵送入消化池中。消化过程是一个利用活的厌氧微生物吃掉有机物的生化过程。这一过程通过加热和混合将有机物质分解成消化污泥和沼气。沼气被收集起来作为驱动泵和压缩机的发动机燃料。而消化污泥则可置于砂底干化场上,在大气中干化或用带式滚筒脱水机进行机械脱水。
在一个典型的污水处理厂中,低温地热流体有多种用途。表1列出了几种可能的热利用过程,包括污泥消化加热、污泥消毒、污泥脱水和油脂融化。低温地热流体最适合于污泥消化加热和污泥干化。
在厌氧消化池中的污泥经过加热混合来提高消化过程的效果。污泥循环于消化器和换热器之间,污泥从换热器中吸热后返回消化器,从而在中温消化过程中使污泥温度保持在32.2-37.8℃之间。沼气或燃气锅炉一般被用来加热热水至68.3℃左右。这种热水通入一个螺旋板式换热器将热量传给板另一侧的污泥。温度低至48.9℃的地热流体在技术上足以用来加热32.2-37.8℃的污泥。
污泥干化通常用带式滚筒脱水机和干化场来完成。污泥干化时采用加热的办法可能会增大一个处理厂的污泥处理能力。此外,如果污泥被充分干化,还可以作为燃料或助燃物,从而具有商业价值。目前看来最适合的干化器形式是输送式的,即利用热水盘管加热干燥空气。对于污泥干化,最低的实用温度为76.7℃左右。这要求地热流体温度在87.8℃或87.8℃以上。利用76.7℃的空气,要使带式滚筒压缩污泥(水分80%)成为干化产品(水分10% ),每蒸发1kg水大约需要7067kJ的热量。
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