論污水處理廠節(jié)能降耗的科學(xué)途徑

●王惠英

論污水處理廠節(jié)能降耗的科學(xué)途徑

●王惠英

如今，水資源變得越來越緊張，生產(chǎn)、生活污水的排泄成為污水的主要來源。與此同時(shí)，人類正在不斷地深入研究水資源的保護(hù)和再生技術(shù)。污水處理成為目前自然科學(xué)界研究的重要課題。文章概述了污水處理的內(nèi)容，分析了污水處理廠的能耗以及污水處理廠節(jié)能降耗的途徑，通過案例進(jìn)一步深入論述了污水處理廠節(jié)能降耗的科學(xué)途徑。

污水處理廠 節(jié)能降耗 途徑

一、污水處理概述

處理污水在是一個(gè)世界性難題。隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水處理廠的建設(shè)規(guī)模越來越大，所產(chǎn)生的能源消耗也越來越多。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，活性污泥處理系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所消耗的能源成本占總運(yùn)行成本的30%到80%左右。隨著全球人口不斷增長(zhǎng)，處理污物的標(biāo)準(zhǔn)越來越高，污水處理廠的規(guī)模也會(huì)越來大。受到污水處理廠規(guī)模擴(kuò)張的影響，在未來的15～20年內(nèi)所消耗的能源成本也將增加20%以上。如何節(jié)能降耗，是污水處理廠經(jīng)營(yíng)管理首先應(yīng)考慮的問題，這對(duì)于穩(wěn)定社會(huì)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極其重要的意義。

二、污水處理廠的能耗分析

（一）電能消耗

隨著我國(guó)污水處理事業(yè)的不斷發(fā)展，污水處理廠運(yùn)行過程中所消耗的電能也在逐年增長(zhǎng)。目前，電能消耗按地理位置和工藝選擇的不同而不同，平均大約在0.30kW·h/m3左右。污水的提升系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)和二級(jí)生化處理供氧系統(tǒng)是污水處理過程中耗費(fèi)電能最多的部分，占總工藝耗電量的90%以上。其中二級(jí)生化處理系統(tǒng)的電能消耗主要集中在攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)和內(nèi)外回流泵上，鼓風(fēng)機(jī)占二級(jí)生化處理系統(tǒng)總耗電量的75%，大約占污水處理廠運(yùn)行總耗電量的50%，是全廠耗電量最大的系統(tǒng)。因此，二級(jí)生化處理系統(tǒng)節(jié)能降耗的重點(diǎn)在于降低鼓風(fēng)機(jī)的能耗。

（二）藥劑消耗

污水處理廠在處理污水過程中所使用的藥劑主要是絮凝劑，用于污泥脫水。目前，大多污水處理廠所使用的絮凝劑都是人工合成的。絮凝劑不夠的話，污泥含水率降不下來，增加剩余污泥處理難度。而大量的絮凝劑的消耗則會(huì)增加污水的處理成本。此外，絮凝劑中含有難以降解的毒性，二次填埋后再一次進(jìn)入環(huán)境，將造成二次污染。

（三）自來水消耗

目前，大部分污水處理廠都未建立中水回用處理系統(tǒng)，處理后的污水直接排放到納污水體。在污水處理廠運(yùn)行過程中會(huì)用大量的自來水來沖洗廠內(nèi)污泥脫水車間、配藥、風(fēng)機(jī)冷卻以及綠化辦公等。因此，我國(guó)大部分污水處理廠耗用的自來水量都很大，不但增加了污水處理成本，同時(shí)也浪費(fèi)了很多的水資源。

三、污水處理廠節(jié)能降耗的途徑

（一）節(jié)約電能消耗

污水處理廠應(yīng)該在保證水質(zhì)的前提下節(jié)省電能的消耗，減少電能成本的支出。要達(dá)到這一個(gè)經(jīng)營(yíng)目的，污水處理廠可以從污水處理工藝方面著手，重點(diǎn)是減少污水提升泵、曝氣機(jī)和污泥脫水機(jī)、回流泵等大功率機(jī)電設(shè)備耗電。

1.節(jié)約污水提升泵電能消耗。減少污水提升泵電能消耗應(yīng)綜合考慮提升泵整個(gè)系統(tǒng)，具體節(jié)能降耗的措施如下：首先，應(yīng)該科學(xué)正確地選擇水泵，使其能夠發(fā)揮最佳的工作效率；其次，要合理利用污水處理地形，減小污水提升高度，降低水泵揚(yáng)程；最后，可以通過應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度，降低水泵的排水單耗，控制水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.節(jié)約污水曝氣系統(tǒng)電能消耗。曝氣是污水處理工藝的核心，也是污水處理廠節(jié)約電能消耗的關(guān)鍵，其運(yùn)行過程中會(huì)消耗大量的電能，節(jié)約能耗的具體措施如下：（1）曝氣與鼓風(fēng)設(shè)備要選擇效率高的；（2）采用變頻技術(shù)提高鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率，使曝氣設(shè)備可以穩(wěn)定的在較高狀態(tài)下運(yùn)行，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的；（3）控制曝氣流量的精確度；（4）根據(jù)污水中氧的溶解度調(diào)整曝氣量和鼓風(fēng)量。

3.節(jié)約污泥脫水系統(tǒng)電能消耗。污泥脫水系統(tǒng)的主要作用是減容、減量、穩(wěn)定和無(wú)害化處理含水量98%以上的污泥。在選擇相應(yīng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)該選擇脫水效率相對(duì)比較高且消耗電能又較低的設(shè)備，盡量減少設(shè)備處理污泥的動(dòng)作時(shí)間，達(dá)到節(jié)約電能消耗的目的。

（二）節(jié)約藥劑消耗

根據(jù)調(diào)查我國(guó)生產(chǎn)絮凝劑藥劑的廠家達(dá)230多家，生產(chǎn)的藥劑品種達(dá)100多種，總產(chǎn)量將近20萬(wàn)t。污水處理廠在選擇絮凝劑時(shí)，既要考慮藥劑的單價(jià)，又要考慮到藥劑的高效性，使其保證最大限度減少污泥含水率的同時(shí)也提高污泥的脫水性能，這樣既能提高混凝的效果，又能節(jié)約藥劑的使用量。節(jié)約藥劑消耗的主要途徑包括：使用脫水效率更高且不會(huì)造成二次污染的絮凝劑替代藥劑；投加藥劑的量要精確，減少不必要的藥劑浪費(fèi)；投加藥液的設(shè)備要盡量精準(zhǔn)，盡可能地減少投加量的誤差。

（三）節(jié)約自來水消耗

節(jié)約自來水消耗的主要途徑是建立中水回用系統(tǒng)，用于廠內(nèi)污泥脫水反沖洗、車間清洗、冷卻電機(jī)和綠化用水等。減少自來水的大幅度消耗，實(shí)現(xiàn)污水資源利用，降低水耗用成本。

（四）完善污水處理廠管理機(jī)制

污水處理廠管理層可以對(duì)廠內(nèi)各個(gè)工段消耗的能源量進(jìn)行分析，明確各工段對(duì)能源的需求量，在提高能源管理水平的同時(shí)，挖掘各工段節(jié)能降耗的潛力，精確地控制污水處理廠的工藝運(yùn)行；建立相應(yīng)的崗位責(zé)任制和設(shè)備設(shè)施管理使用責(zé)任制，定期對(duì)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，加強(qiáng)設(shè)備設(shè)施和藥劑的管理，使其運(yùn)行效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；建立科學(xué)的考核、控制激勵(lì)機(jī)制，使員工積極參與節(jié)能降耗管理，養(yǎng)成節(jié)能降耗的工作習(xí)慣，讓企業(yè)與員工實(shí)現(xiàn)雙贏的目標(biāo)。

四、案例分析

（一）某污水處理廠概況

廣東某污水處理廠日處理水量20萬(wàn)m3/d，其處理廠分兩期建設(shè)，每期建設(shè)工程規(guī)模各10萬(wàn)m3/d，有污水深度處理工藝。

（二）該廠污水處理能耗的構(gòu)成

通過對(duì)該污水處理廠工藝和深度處理工藝的分析，該廠主要能耗產(chǎn)品和設(shè)備有：第一，進(jìn)水提升泵房、回流和剩余污泥泵房、加藥泵房和反沖洗水泵房；第二，用于清洗和過濾泥沙的機(jī)器設(shè)備；第三，維持工藝供氧設(shè)備；第四，用于攪拌污水的機(jī)器設(shè)備以及日常生活照明等設(shè)備；第五，污泥脫水設(shè)備。

該污水處理廠污水過濾、藥液配制以及綠化、日常生活衛(wèi)生等都需要用一定的水。

（三）設(shè)計(jì)污水處理廠節(jié)能降耗情況

1.選擇節(jié)能降耗工藝。該污水處理廠在二期建設(shè)時(shí)，重新設(shè)計(jì)選擇污水處理工藝。一期采用的AA/O工藝，供氧方式采用表面曝氣。表曝主要的缺陷就是能耗較高。所以二期采用能耗降低的工藝微孔曝氣的AA/O工藝

2.減少污水處理廠電力的消耗。一期的氧化溝采用卡魯塞爾氧化溝表面曝氣的形式，這種曝氣氧化溝的能耗比較高。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，仍然有溶解氧過剩的現(xiàn)象。通過安裝變頻裝置的方式，使一臺(tái)曝氣機(jī)能以較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，以達(dá)到降耗的目的。由于進(jìn)入污水處理廠的污水量并非穩(wěn)定不變，如全部采用工頻的污水泵，可能大馬拉小車，浪費(fèi)電耗。所以污水廠污水提升泵采用定頻和變頻聯(lián)合使用的方式，以達(dá)到節(jié)省電能的目的。

3.節(jié)約污水處理廠水的消耗。污水處理廠內(nèi)的生活用水、配制藥劑用水以及消防用水可采用自來水，生產(chǎn)用水、綠化用水以及澆灑道路用水等可采用污水經(jīng)過處理后的再生水。

（四）減少污水處理過程中藥劑的消耗

1.污水處理廠可通過試驗(yàn)確定污水處理藥劑的配制濃度、投放量，使污水處理藥劑發(fā)揮其最佳藥效外，也可以減少藥劑的投放量，節(jié)約藥劑的消耗。

2.由于國(guó)家對(duì)出水磷的指標(biāo)要求越來越嚴(yán)（PO43-＜0. 5mg/L），而生物除磷具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)出水磷超標(biāo)的情況，這時(shí)就要投加明礬進(jìn)行化學(xué)除磷。因此該廠專門建了明礬加藥間，用于儲(chǔ)存、稀釋和投加明礬，控制出水磷的指標(biāo)。而且該廠正對(duì)加藥間進(jìn)行自動(dòng)化改造，逐步實(shí)現(xiàn)明礬調(diào)配，投加自動(dòng)化控制。

五、總結(jié)

通過分析污水處理廠節(jié)能降耗的案例，可以發(fā)現(xiàn)污水處理廠節(jié)能降耗的空間仍然很大，只要污水處理廠的管理者選對(duì)處理工藝，再加上強(qiáng)化的污水處理節(jié)能降耗的科學(xué)管理，不但能夠節(jié)約污水處理廠的資金，也能降低污水處理廠的能源消耗。

[1]吳軍偉，朱學(xué)紅.淺談污水處理廠的節(jié)能降耗[J].給水排水，2011 （1）

[2]黃偉.污水處理廠節(jié)能降耗的有效措施[J].河南化工，2002（2）

（作者單位：中山市污水處理有限公司 廣東中山 528403）

（責(zé)編：玉山）

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1004-4914（2014）08-285-02