城市污水處理工廠加工工藝及節(jié)能理念應用初探

何嘉茜 吳子芳

(中山火炬水務有限公司 廣東中山528437)

城市污水處理廠是解決城市水污染問題的環(huán)境工程，對于環(huán)境和社會都能夠帶來顯著的作用。城市污水處理廠發(fā)展至今，仍然屬于高能耗產(chǎn)業(yè)，高能耗造成了污水處理的高成本，同時也使得我國的能源危機進一步加劇，我國經(jīng)濟的告訴發(fā)展使得對于能源的需求與日俱增。到2010年為止，我國已經(jīng)擁有城市污水處理廠2630座，在污水處理的過程當中，能源的逍遙主要是電能、燃料和藥劑等，在這當中，電能的消耗占到了總能耗的90%。目前我國82%以上的污水處理廠的能耗都高于0.440kwh·m-3，這與其他的發(fā)達國家的差距較大，說明我國在污水處理方面的節(jié)能潛力是非常巨大的，如果找到合理的方法，節(jié)省污水處理所消耗的能源，對于國家和相關的運營部門都能產(chǎn)生巨大的效益。

1 污水處理廠工藝的選擇

污水處理廠的加工工藝是污水處理廠的設計核心，同時也是決定污水處理能耗的關鍵。就城市污水處理廠來說，廢水的可再生性通常較好，基于對運營費用的考慮，大部分的污水處理廠都采用了生物處理的工藝，據(jù)統(tǒng)計，氧化溝工藝、SBR工藝和A2/O工藝在數(shù)量上和處理能力上共占了全國80%的使用量。根據(jù)進水水質(zhì)以及處理程度要求的不同和污水處理廠選地的限制，除傳統(tǒng)的曝氣池工藝外，還有許多工藝可供選擇，氧化溝工藝所需要的設備較為簡單，也方便管理，且不需要二沉池，在上世紀90年代中后期被廣泛采用，但其曝氣設備的能耗比傳統(tǒng)的曝氣池工藝要高；而SBR工藝更節(jié)省用地，且自我控制程度較高，更適合模塊式的擴建，但在使用過程中設備的閑置率較高；根據(jù)污水的回用要求的提高，MBR工藝開始得到推廣，出水水質(zhì)都高于一級A標準，但這種工藝的設備維護費以及能耗都相對較高。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，污水在處理過程中能耗最大的幾個地方在于污水提升、污水處理以及污泥處理三個階段，這三個部分的能耗之和占到了污水處理廠總電耗的80%以上，基于這點考慮，節(jié)能理念在污水處理中的運用將主要用于這三個部分。

2 節(jié)能理念在污水處理過程中的運用

2.1 總體設計

污水處理廠的進水管高程以及最終的出水水位一般都是有規(guī)劃決定，在處理廠的設計中是不能隨意更改的。因此為了降低污水的提升高程，在水力高程的設計過程中，可以考慮盡量將污水處理廠的構(gòu)筑物設置在地勢較低或接近出水水體的地方，以出水水位的高程為基準，只要求排放構(gòu)筑物中的水位滿足尾水的排放需求即可。在設計時，總圖的布置應該盡量順暢、緊湊，盡可能地減少管道的迂回和轉(zhuǎn)折，縮短管道的輸送長度，以減少處理工藝線中的水頭損失。盡量減少跌水，在計算水頭損失是要求準確，在安全余量的選擇上要求更加合理。城市污水的處理量很大，在設計時只減少一米的提升高度，對于電量的消耗就可以節(jié)省上萬千瓦時，這對于能源的節(jié)省來說是相當可觀的。

2.2 污水提升泵的布置

通常情況下，污水處理廠的污水來源都比較復雜，在不同時段里水量的差異都較大，因此在進行污水處理廠的設計前就應該進行細致的調(diào)研工作，了解污水水量的變化規(guī)律，根據(jù)實際情況對提升泵的數(shù)量和流量進行適當?shù)慕M合。目前變頻技術壓在污水處理廠的設計中已經(jīng)得到普遍的使用，再配合正確地調(diào)控方式，就可以有效避免污水提升泵的頻繁啟動和停止，以節(jié)省相當大一部分的能耗。另外由于進水提升泵房的布置一般都臨近出水井，可以為每臺提升泵分別設置出水管，分別與出水井相對應，通過這樣的方式就可以去除出水管路上的隔離閥門和止回閥，不但可以節(jié)省投資，還能夠減少沿程水頭的損失，以降低污水的提升揚程。同時在選擇提升泵是，要認真研究泵的性能曲線，應在高效區(qū)內(nèi)對泵的工況點進行落點。在泵自動運行時，一般選擇用液位進行控制。在設計進水泵房時，就應該對控制液位有所預期。

2.3 污水處理階段

污水處理階段的耗能單元可以分為好氧處理和厭氧處理兩個方面，而好氧工藝的曝氣系統(tǒng)是污水處理階段的主要耗能單元，將節(jié)能理念應用到曝氣系統(tǒng)，減少曝氣階段的能耗，將對整個污水處理廠的節(jié)能帶來顯著的效果。通過前人的總結(jié)和研究，曝氣裝置的節(jié)能措施主要有一下幾個方面：（1）精確設計，采用壓力損失較小的局部部件和棺材，以避免不必要的局部損失；（2）在單側(cè)設置曝氣裝置，在水流的斷面上形成旋轉(zhuǎn)推流，以使液體和氣體充分接觸，提高氧氣的轉(zhuǎn)移率；（3）利用微氣泡擴散裝置來產(chǎn)生微小氣泡，以加大氣體與液體的接觸面，從而提高氧的利用率；（4）使用混合效率更高的潛水攪拌器等裝置來替代曝氣裝置；（5）使用節(jié)能效果更佳明顯的變頻調(diào)速風機（6）安裝自動調(diào)節(jié)裝置，通過對曝氣池中的氧濃度進行實施監(jiān)測來調(diào)節(jié)供氧量。

2.4 污泥處理階段

污泥處理主要包括了污泥濃縮、穩(wěn)定和脫水三個部分，污泥濃縮主要采用重力濃縮、氣浮弄錯和離心濃縮三種方法，通過研究比較，重力濃縮的能耗較低，但濃縮效率低，目前提出的生物氣浮可以代替重力氣浮，是降低污泥濃縮階段能耗的有效途徑；在污泥穩(wěn)定方面常用的方法有厭氧消化、好氧消化以及污泥堆肥等，但也有相當一部分的污水處理廠的污泥不經(jīng)過穩(wěn)定處理，在污泥穩(wěn)定技術中，厭氧消化能夠在處理過程中產(chǎn)生沼氣，以補償用于消化所耗費的能量，因此從節(jié)能角度考慮，厭氧消化是污泥穩(wěn)定部分的可行方法；而污泥脫水所用的方法主要是機械脫水，但機械脫水一直受到能耗的限制而難以發(fā)展，改進現(xiàn)有的脫水工藝，開發(fā)新的脫水工藝就成了現(xiàn)今降低污泥脫水階段能耗的途徑。

3 總結(jié)

城市污水處理廠是改善人民生活，保護自然環(huán)境的良好途徑，但過大的能源消耗一直制約著污水處理廠的發(fā)展，同時過多的能耗也會對環(huán)境造成不小的影響，因此如何降低城市污水處理廠的能量消耗就成為了持續(xù)受到關注的問題，本文通過從污水處理廠的工藝選擇和處理過程中各個部分的節(jié)能理念的應用，提出了降低污水處理能量耗費的建議，以求能在今后污水處理行業(yè)的發(fā)展中起到一定的作用。

[1]趙麗君.天津紀莊子污水處理廠運行回顧(上).給水排水.1995.(1)

[2]趙寶江,李江,王麗萍.污水處理廠節(jié)能減排的實現(xiàn)途徑分析[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟,2010,30(011):49-52.