淺析污水處理廠節(jié)能技術(shù)及其應(yīng)用

嚴(yán)勇 黃海

摘要： 隨著污水處理廠的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其高能耗問(wèn)題也倍受關(guān)注。本文通過(guò)分析污水處理廠的能耗分布，主要介紹了優(yōu)化調(diào)控提升泵、曝氣系統(tǒng)節(jié)能和改良處理工藝等幾種節(jié)能技術(shù)，保證了污水處理廠在高效運(yùn)作的同時(shí)，大幅度降低能耗，形成系統(tǒng)的污水處理廠節(jié)能技術(shù)，以期為污水處理廠節(jié)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：污水處理；節(jié)能技術(shù)；提升泵站；曝氣系統(tǒng)；改良工藝

1.概述

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)，截止我國(guó)2012年6月底，全國(guó)設(shè)市城市、縣（下稱“城鎮(zhèn)”）累計(jì)建成城鎮(zhèn)污水處理廠3243座，處理能力達(dá)到1.39億[1]。污水處理廠能量消耗占運(yùn)行費(fèi)用的60%，能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高已成為約束其正常運(yùn)行的瓶頸[2]。本文通過(guò)對(duì)污水處理廠的能耗進(jìn)行分析，介紹了優(yōu)化調(diào)控提升泵、曝氣系統(tǒng)節(jié)能和改良處理工藝等幾種節(jié)能技術(shù)，旨在為今后的污水處理廠節(jié)能技術(shù)的研究提供一定的理論依據(jù)。

2.污水處理廠能耗分析

污水處理廠的能耗分布在污水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)，主要消耗于污水提升系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、二級(jí)處理系統(tǒng)、污泥處理處置等。在污水處理過(guò)程中，污水提升、二級(jí)處理（曝氣、回流）、污泥處理處置等的消耗約占全部能耗的90%以上[3]。污水提升系統(tǒng)的能耗一般占全廠能耗的10%-20%；二級(jí)處理系統(tǒng)主要包括污水處理的曝氣系統(tǒng)和污泥回流系統(tǒng)，占全廠能耗的比例最高，達(dá)到70%-80%；污泥處理裝置的能耗占全廠能耗的4%左右。

3.污水處理廠節(jié)能技術(shù)

污水處理廠的節(jié)能技術(shù)分析，可以對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控，實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的優(yōu)化配置，充分開發(fā)各個(gè)環(huán)節(jié)、工藝的節(jié)能潛力，從而形成整個(gè)污水處理廠的系統(tǒng)型節(jié)能。本文主要介紹優(yōu)化調(diào)控提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)的節(jié)能和改良處理工藝等幾種污水處理廠的節(jié)能技術(shù)。

3.1優(yōu)化調(diào)控提升泵

污水提升系統(tǒng)作為污水處理廠的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其能耗大約占全廠能耗的10%-20%，這部分能耗在污水處理廠的節(jié)能降耗中不容忽視。大量的研究證明，在污水處理廠的節(jié)能技術(shù)中，優(yōu)化調(diào)控提升泵的方法主要有兩個(gè)：合理確定泵的揚(yáng)程和選取部分變頻泵作為調(diào)速泵。

3.1.1 合理確定泵的揚(yáng)程

降低泵揚(yáng)程可采取以下措施：

①總體布置要緊湊，連接管路要短而直，盡量減少水頭損；②改非淹沒(méi)堰為淹沒(méi)堰，落差可由35-40cm 減少到10cm；③盡量采用平流式沉淀池，減小水頭損失[4]。

3.1.2 選取變頻泵為調(diào)速泵

通過(guò)對(duì)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)計(jì)表明，使用變頻調(diào)速設(shè)備可以使全廠的能耗降低20%-40%。目前國(guó)外大型污水廠普遍采用轉(zhuǎn)速加臺(tái)數(shù)的控制方法，定速泵按平均流量選擇，定速運(yùn)轉(zhuǎn)以滿足基本流量的要求；調(diào)速泵變速運(yùn)轉(zhuǎn)以適應(yīng)流量的變化，流量出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)以增減運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)作為補(bǔ)充，但是由于泵的特性曲線高效段范圍不是很大，這就決定了對(duì)于調(diào)速泵也不可能將流量調(diào)到任意小，而仍能保持高效。非調(diào)速泵可以依次輪流投入使用，以防止調(diào)速泵的重復(fù)啟動(dòng)，從而充分延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3.2 曝氣系統(tǒng)與節(jié)能

3.2.1選取高效的曝氣設(shè)備

當(dāng)前，廣泛用于活性污泥系統(tǒng)地空氣擴(kuò)散裝置分為鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的空氣擴(kuò)散裝置主要分為：微氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切、水力沖擊及空氣升液等類型。機(jī)械曝氣器可分為豎軸式機(jī)械曝氣器和臥軸式機(jī)械曝氣器等。實(shí)踐證明，微孔曝氣器可比其他曝氣設(shè)備節(jié)能50%以上。因此，選取合適、高效的曝氣設(shè)備可以有效地降低污水處理廠的能耗。

3.2.2合理布置曝氣器

選取合理的布置曝氣器是曝氣系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。不同的布置方式，決定是否遵循曝氣池需氧規(guī)律，從而決定曝氣器是否產(chǎn)生能耗的浪費(fèi)。如一污水處理廠當(dāng)曝氣池出口水中的溶解氧為7 mg/L時(shí)，曝氣池內(nèi)的平均溶解氧為3mg/L，而進(jìn)水口處的溶解氧濃度幾乎為零，形成了曝氣池內(nèi)前段處于缺氧狀態(tài)，中段的氧濃度適宜，而后段為富氧狀態(tài)，造成能源的不合理浪費(fèi)。

3.3 改良處理工藝

選用和改良合適的處理工藝對(duì)污水處理廠的節(jié)能降耗和實(shí)現(xiàn)高效性、經(jīng)濟(jì)性具有重要的意義。本文主要介紹一種污水處理廠新節(jié)能技術(shù)-新型節(jié)能短程脫氮，其反應(yīng)式如下：

普通硝化反應(yīng)如下：

由（1）和（4）可知，短程脫氮中的硝化反應(yīng)比普通的硝化反應(yīng)的需氧量減少了20%，能耗也降低了。這是因?yàn)閬喯跛峋拖跛峋谋碛^產(chǎn)率系數(shù)比亞硝酸反硝化菌和硝酸反硝化菌的低，因此，短程硝化反硝化在硝化過(guò)程中可少產(chǎn)泥24%-33% ，在反硝化過(guò)程中可少產(chǎn)泥50%，從而大大降低了能耗。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)污水處理廠規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其高能耗的問(wèn)題不容忽視。針對(duì)污水處理廠的高能耗特點(diǎn)，我國(guó)投入了大量的人力，物力和財(cái)力等，設(shè)備的改造，工藝的開發(fā)與改良。污水處理廠的節(jié)能技術(shù)應(yīng)以其能耗分析為基礎(chǔ)，從污水處理的工藝，設(shè)計(jì)，運(yùn)行和管理等各個(gè)方面綜合考慮，借鑒成功案例，在實(shí)踐中檢驗(yàn)和改良，從而形成系統(tǒng)的污水處理廠節(jié)能技術(shù)。今后，污水處理技術(shù)定會(huì)向著高效、低耗發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春光污水處理廠節(jié)能技術(shù)和國(guó)外實(shí)例簡(jiǎn)介[J].中國(guó)市政工程，2013（10）：44-46.

[2]弋舒昱，馬曉力，李少叢.城市污水處理廠節(jié)能技術(shù)研究進(jìn)展[J].能源與環(huán)境，2012（1）：37-39.

[3]甘一萍.城市污水處理廠節(jié)能技術(shù)與發(fā)展[J].熱點(diǎn)聚焦-給水排水動(dòng)態(tài)，20012（4）：9-10.

[4]林榮忱，李金河.污水處理廠泵站與曝氣系統(tǒng)的節(jié)能途徑[J].中國(guó)給水排水，1999，1（15）.

作者簡(jiǎn)介：

嚴(yán)勇，男，（1976.11-），籍貫：四川，本科，研究方向：電氣工程與自動(dòng)化 職稱：助理工程師，工作單位：深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司。

黃海，男，（1979.7-），籍貫：湖北，研究生，研究方向：自動(dòng)化控制，職稱：工程師，單位： 深圳市水務(wù)（集團(tuán)）有限公司。