污水處理電耗分析和節(jié)能措施研究

華震寧

（浙江省嘉興市聯(lián)合污水處理有限責(zé)任公司，浙江 嘉興 314000）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化、城市化進(jìn)程明顯加快，人口逐漸增多，我國的污水處理工作日漸緊張，處理量也在逐漸增加，使得各界必須注意到污水處理的情況。污水處理不當(dāng)可能會(huì)引發(fā)二次污染，保護(hù)環(huán)境是必須注意的話題。如何處理電耗問題，怎樣才能做到節(jié)能環(huán)保，針對(duì)這些問題進(jìn)行了探討。

2 污水處理存在的問題

2.1 污水處理廠資金和經(jīng)費(fèi)短缺

我國的污水處理廠眾多，但是城市的污水處理情況并不是很有成效，處理率并不高，處理的量只能說是杯水車薪?，F(xiàn)在大的城市已經(jīng)在著手規(guī)劃處理水問題，但是一些小的城市并沒有把其納入規(guī)劃當(dāng)中，對(duì)于污水處理還沒有建立專項(xiàng)資金，政府籌資力度不強(qiáng)，環(huán)境污染程度加劇?，F(xiàn)在我國已建成的污水處理廠中，沒有滿負(fù)荷運(yùn)行的占一半以上，很大程度上是經(jīng)費(fèi)的問題，一些省市并沒有專門收取污水處理費(fèi)，有的只收取工廠和企業(yè)的，有的雖然對(duì)居民也收取費(fèi)用但是收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)低，污水處理所需要的費(fèi)用之高是收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)滿足不了的。

2.2 進(jìn)口設(shè)備修理困難

進(jìn)口的污水處理設(shè)備經(jīng)過幾年的使用出現(xiàn)了不同程度的損壞，大量的修理費(fèi)用是值得考慮的。有的損壞嚴(yán)重的必須請(qǐng)國外的專家修理，但維修成本的高昂讓污水處理廠負(fù)擔(dān)不起，有些配件，已經(jīng)停止銷售，這樣必須找國內(nèi)的人員進(jìn)行測(cè)繪、加工，或者是從國外購進(jìn)形同的淘汰設(shè)備來滿足維修的需求。大量的維修工作有國內(nèi)維修人員負(fù)責(zé)，以減少資金緊缺問題。進(jìn)口設(shè)備才會(huì)發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。盡管這樣在一定程度上還是影響了污水處理的進(jìn)度。

2.3 工藝選擇上的失誤

污水處理工藝選型沒有因地制宜的結(jié)合當(dāng)?shù)氐那闆r選擇處理工藝，只選擇熱門的工藝。只是看到熱門工藝表面的東西卻沒有作實(shí)質(zhì)性的了解，更不會(huì)考慮當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)和處理完的水如何利用問題，造成資本的浪費(fèi)，使資金運(yùn)轉(zhuǎn)困難。

2.4 污水處理程度不夠

污水處理程度不夠污水經(jīng)過工藝處理雖然達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的排放指標(biāo)，可是污水處理過程中一些污泥并沒有處理好，很有可能造成又一次環(huán)境污染。污泥沒有處理好就用作做肥料，會(huì)給環(huán)境造成又一次的破壞。如果污水處理程度不夠會(huì)使再生水源利用起來比較困難。資金少，使得設(shè)備缺少，進(jìn)水池、初沉池、儲(chǔ)泥池、脫水機(jī)房都會(huì)產(chǎn)生不同程度的惡臭現(xiàn)象，會(huì)給工作人員的健康問題帶來隱患，也會(huì)影響居民的身心健康。為了創(chuàng)造一個(gè)清新的環(huán)境，保證人們的身心健康，使環(huán)境污染可以減少，需要污水處理廠通過不同途徑來解決除臭裝置問題。

3 污水處理電耗分析

（1）隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)以及居民用水和排放的污水在逐漸增多。我國能耗能源主要包括電能、燃料、藥劑等，但是電能耗的比例最大。我國在污水處理環(huán)節(jié)上還比較薄弱，雖然國外有一些成功的案例，但是國內(nèi)受資金、設(shè)備等條件的限制，并不能充分應(yīng)用先進(jìn)的理念。據(jù)數(shù)據(jù)表明，我國自1927年建立第一座污水處理廠以來，污水處理方面進(jìn)展很快，規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)建中，城鎮(zhèn)污水處理廠的電耗分布與正態(tài)分布存在明顯的差異。進(jìn)一步采用K-Mcans快速聚類法研究529座二級(jí)處理廠的電耗分布情況。在k=3的情況下，聚類結(jié)果為：82%的污水處理廠（439座）能耗不高于0.4且對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和出水要求也各不相同，耗電量也不同。即使是同一個(gè)城市同種方法處理起來也各不相同，85座污水處理廠能耗處于0.441～1.020，其他的10座物理污水處理廠能耗1.021～2000kW·h／m3范圍內(nèi)，以此可以看出污水處理廠能耗水平還是比較均勻的。而0.440kW·h／m3的能耗可以作為將來政府監(jiān)管污水處理廠運(yùn)行績(jī)效的警戒上限值。而美國在1999年美國污水處理廠的平均耗電為0.26kW·h／m3，日本也是在0.26kW·h／m3，2000年的德國污水處理廠平均電耗0.32kW·h／m3，但是這些能耗值包括了污水消毒、污泥消化、焚燒等環(huán)節(jié)，但是這些都是我國目前尚未普及的能耗環(huán)節(jié)。在2006年時(shí)我國污水處理平均電耗0.29kW·h／m3，與發(fā)達(dá)國家相比，我國仍有較大的節(jié)能發(fā)展空間。

（2）污水的排放量增多所需的耗電量也逐漸呈上升趨勢(shì)，人口的增加，也會(huì)使耗電量增大。在這種狀態(tài)下，引起了國際各方的重視。不同地區(qū)的處理方法不同污水處理方法耗電結(jié)果也不同。污水處理程度與噸水耗電量是成正比的，不同行業(yè)的污水對(duì)于不同行業(yè)的耗電量也各不相同。水質(zhì)較差、成分復(fù)雜且污染物含量較多的處理的成本較高，在國家的二級(jí)污水處理廠中，污水處理是通過進(jìn)水泵和生物處理的曝氣池供氧等工藝來對(duì)其進(jìn)行處理的。

（3）影響污水處理廠能耗的要素是污水處理廠所處地區(qū)的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境特征、污水處理廠的工藝、污水處理廠的單位性質(zhì)、處理量、污染物去除量、所接納的工業(yè)廢水比例等。在詳細(xì)分類時(shí)，較小的樣本數(shù)會(huì)影響結(jié)論的可靠性，特別是采用實(shí)際處理能力進(jìn)行平均能耗計(jì)算時(shí)，個(gè)別數(shù)值會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。在2006年的結(jié)果上建立了數(shù)學(xué)表達(dá)式用來描述能耗規(guī)律。

4 節(jié)能措施

4.1 改進(jìn)工藝單元

針對(duì)耗電較大的工藝單元進(jìn)行改進(jìn)，減少總耗電量，與傳統(tǒng)的耗電相比較，沒有混合液回流泵，在泵耗電中也因此沒有回流，在這種狀況下，可節(jié)省能源且降低成本，開發(fā)處理污水新技術(shù)、新方法來減少耗能的開發(fā)，推廣能耗小的污水處理新技術(shù)和新方法，改進(jìn)耗電量較的進(jìn)水泵，將泵房不同地方的污水提升，還要提升進(jìn)行集中處理。污水處理廠處理污水量較大，輸送線路較長(zhǎng)。污水管道埋的很深，泵房需要的用電量達(dá)到24%左右，泵房節(jié)能應(yīng)該首先考慮正確選泵，使提升泵工況點(diǎn)在高效段內(nèi)運(yùn)行?？赏ㄟ^利用先進(jìn)變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)污水流量，降低電能消耗。合理布置污水處理流程，污水處理廠曝氣池的傳統(tǒng)布置方式是均勻和單邊布置的，單邊布置原以為有利于保持真正推流，還可以減小風(fēng)量，但多年的實(shí)踐和研究表明，這種布置方式氧的轉(zhuǎn)移率較低，能源浪費(fèi)很大，不如全面曝氣效果好，全面曝氣可使整個(gè)池內(nèi)均勻產(chǎn)生小旋渦，形成局部混合，同時(shí)可將小氣泡吸至1／3～2／3深處。改善曝氣設(shè)備采用微孔鼓風(fēng)曝氣器，可以減小氣泡尺寸增大表面積，提高氧的利用效率，因而轉(zhuǎn)移速度高，節(jié)約風(fēng)量，可節(jié)省近20%的曝氣能耗。

4.2 加強(qiáng)水泵的管理與維護(hù)

以污水處理要求為前提，受到多種因素的影響減少管道長(zhǎng)度及局部阻力，降低污水提升泵揚(yáng)程，此外，調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行方式，降低水泵軸功率，加強(qiáng)對(duì)水泵的管理和維護(hù)也是有效的辦法，且節(jié)能效果明顯。格柵雖能攔截污水中體積較大雜物，但是污水流過時(shí)，由于柵條的阻擋可能會(huì)破壞水頭，用水泵排水可以加快污水的流勢(shì)。柵渣機(jī)粉碎過程中耗能也較大，把污水設(shè)備最好安裝在地勢(shì)較低的地方，提升泵的功率可以降低，也可以將其提升到塵砂池，沉砂池的節(jié)能主要是設(shè)在泵房前的一個(gè)裝置，它能夠除去比較大的無機(jī)顆粒，減小對(duì)水泵的磨損。將它設(shè)在初沉池前可以改善污水處理構(gòu)建物的條件，要使曝氣系統(tǒng)曝氣，采用動(dòng)力排砂系統(tǒng)來節(jié)省能耗，減少因機(jī)械排沙而造成的不必要的能耗浪費(fèi)。初沉池作為二級(jí)污水處理廠的預(yù)處理構(gòu)筑物設(shè)在生物處理構(gòu)筑物的前面。它主要是以處理SS和部分BOD5懸浮物為對(duì)象的。能降低有機(jī)負(fù)荷，可以使生物處理構(gòu)筑物運(yùn)行條件得到改善。作為初沉池的排泥設(shè)備裝置，可以與刮砂機(jī)進(jìn)行連帶式的連接，受排泥時(shí)間長(zhǎng)的影響，作為比其他的裝置所需能耗低的初沉池而言，可以用靜水壓力來調(diào)節(jié)。二次沉淀池是通過刮渣擋板，出水排泥等裝置來分離污泥的，還要把污泥借助水泵的力量傳送到泵房中去。在使用過長(zhǎng)中能耗主要是去除污泥上面的漂浮物和污泥的抽吸上，可以通過新型節(jié)能設(shè)提高水泵的效率，調(diào)整新型能耗問題合理分配資源還可以通過采用新型的節(jié)能泵，合理調(diào)整設(shè)備參數(shù)，提高泵的運(yùn)行效率，具有可行性，對(duì)未來污水處理起著關(guān)鍵作用。

4.3 加強(qiáng)曝氣設(shè)施管理

在污水處理過程中，曝氣是好氧生物處理過程所需能耗最大一部分，在處理工藝中作為能耗大戶，必須保證曝氣的進(jìn)行，曝氣設(shè)施是好氧處理工藝中能耗最多的部分，是污水處理單元的能耗大戶，必須保證曝氣池中溶解氧的濃度，需要很大的功率來維持而且是日夜兼?zhèn)溥\(yùn)行。這就需要減小風(fēng)量，而減小風(fēng)量必須要提高擴(kuò)散裝置效率，降低污泥對(duì)氧的需求，優(yōu)化污水外加能量使布置方式改變。污水處理廠曝氣池的傳統(tǒng)布置方式是均勻和單邊布置的，由于這種布置方式氧的轉(zhuǎn)移率較低，能源浪費(fèi)很大，后采用全面曝氣效果好。全面曝氣可使整個(gè)池內(nèi)旋渦均勻產(chǎn)生，局部得到緩和。曝氣設(shè)備的改進(jìn)，可采用微孔鼓風(fēng)曝氣器來減小氣泡尺寸使表面積增大，提高其利用效率使速度提高，降低能耗。風(fēng)量控制節(jié)能要選用鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)荷比較大這樣在減小風(fēng)量的同時(shí)，充氧效率也可以提高，不僅可以滿足節(jié)能的需要，也可以使過曝氣現(xiàn)象減少，保證處理效果更佳。但是風(fēng)量并不可以隨意減少，一定要以滿足污水處理為前提要求。

5 結(jié)語

我國污水處理工作與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距，受資金、技術(shù)設(shè)備的影響，雖然有些成效，但是還無法達(dá)到發(fā)達(dá)國家污水處理的標(biāo)準(zhǔn)。電耗問題還沒有得到很好的解決，節(jié)能措施的運(yùn)用在一定程度上促進(jìn)了污水處理的進(jìn)程。

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