試析當前城市污水處理廠全流程節(jié)能降耗優(yōu)化運行

呂美英

[摘 要] 隨著水資源的大量耗損，水資源短缺已日益成為一個全球性問題，我國仍然處于發(fā)展階段以前為了發(fā)展經濟忽視了對自然環(huán)境的保護，目前為了實現(xiàn)經濟的可持續(xù)發(fā)展，我國越來越重水資源循環(huán)利用以及污水的處理。但是目前我國的污水處理技術仍有欠缺，污水處理廠全效運行時能耗過大，為了查明污水處理廠能耗過大的原因，降低能耗保證污水處理的順利進行，研究了其中兩種常用工藝的運行狀態(tài)，希望能夠為解決我國污水處理廠能耗過高做出貢獻。

[關鍵詞] 污水處理廠；能耗過高；節(jié)能降耗

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2016. 07. 108

[中圖分類號] TU922.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2016）07- 0223- 02

1 污水處理工藝流程，以及主要能能源消耗處

污水的處理主要能耗環(huán)節(jié)在提升機泵、沉砂池、污泥提升、曝氣、污泥脫水、格柵機、污泥回流等。

2 主要的耗能結構

2.1 污水提升系統(tǒng)的主要耗能處

污水提升系統(tǒng)主要工作原理是，通過污水處理泵將污水提升到水井口的高度以方便污水的自主流入，所以在這一環(huán)節(jié)的能耗主要與污水的提升速度以及提升量有關，同時提升機泵的工作效率以及提升高度也是非常重要的。在這一工藝流程中提升機的能耗占26%左右，在這一環(huán)節(jié)中一臺提升機大概擁有五臺機泵，其中兩臺是留作備用的。在這種情況下在購買提升泵時主要得考慮水泵的工作效率，高效率提升泵全天工作下來節(jié)省的能量也是相當可觀的。然而在實際工作中造成提升泵不能以最大效率工作的主要原因是污水處理廠的進水量不能滿足提升機以最大效率工作所需要的水流量。

2.2 曝氣系統(tǒng)的主要能耗

污水處理的過程中少不了微生物的分解這一步驟，然而微生物的活動往往少不了氧氣，曝氣系統(tǒng)的意義就在于在污水中溶解足夠的氧氣，以便在下一步的處理過程中微生物能夠有足夠的氧氣來維持活動。

針對溶氧量環(huán)節(jié)，在前幾年的研究中發(fā)現(xiàn)實際工作中溶解氧氣的量遠遠大于正常需要的最佳氧氣溶解量，在氧氣過多的情況下容易造成污物分解過快，水中缺乏營養(yǎng)，從而使污泥老化。更重要的是這種情況下能量的消耗將會大大增加進一步造成能源的浪費。

曝氣系統(tǒng)的另一個主要耗能環(huán)節(jié)就是污泥處理系統(tǒng)，在這一環(huán)節(jié)中消耗的電量甚至能夠整個污水處理系統(tǒng)消耗總電量的13%甚至更多。這個環(huán)節(jié)中一般需要3～4臺脫水機，不間斷的輪流進行工作，脫水機在實際工作中污泥的處理量卻遠不及它設計的實際應有工作效率，如果不能以最大的效率工作，污水處理能源的消耗量將會大大的增加，進而也就在成污水處理廠能耗過高不能正常運行的現(xiàn)象。.

3 降低污水處理能耗的主要方法

3.1 如何提升提升泵的工作效率

整個污水處理過程中提升泵是主要的動力消耗系統(tǒng)，想要做到降低能耗不僅要讓它工作在最大工作效率狀態(tài)，同時還要進行節(jié)能設計，降低提升泵能量消耗量的主要方法有以下幾種：第一，確定合適的提升泵功率。第二，結合水流量的變化確定合理的轉速排水量等。隨著季節(jié)的波動，不同的時間段內污水廠的進水量也各不相同，要根據(jù)不同時段水流量的不同，確定合理的功率，以降低能耗。

3.2 曝氣系統(tǒng)的節(jié)能途徑

由于曝氣系統(tǒng)向曝氣池供氧具有多變量、高相關、非穩(wěn)態(tài)、大滯后等特點，國內大部分污水廠是通過操作人員對當前工藝運行情況和溶解氧測定值與設定值的偏差分析，根據(jù)經驗調節(jié)曝氣設備的開啟度來控制池內的溶解氧濃度以適應微生物反應需求，這種方法對溶解氧的調整大大滯后于系統(tǒng)的需求變化，嚴重影響處理效果。為了保證處理效果，設計人員選擇風機時往往要在計算需氣量基礎上加上一個足夠大的安全系數(shù)，過量供氧以滿足最大負荷時的需要，從而造成曝氣量與實際需氣量相差過大，使得曝氣單元能耗較高。借鑒國外的經驗合理的方法是對溶解氧進行在線檢測，及時反饋給供氧系統(tǒng)及設備以同步調整，將曝氣系統(tǒng)設計為定速加變速相結合的組合方式：①定速設備按平均供氧量選擇，定速運轉以滿足基本需氧量；②調速設備變速運轉以適應需氧量的變化；③需氧量波動較大時通過增減運轉臺數(shù)作為補充。

3.3 污泥處理系統(tǒng)節(jié)能途徑

污泥處理系統(tǒng)的能耗主要是由于脫水機選擇過大而造成大部分時間不在高效段工作，同時，為了提高污泥的脫水性能而投加過量的絮凝劑。因此設計人員應該精確計算污泥產量及含水率等，合理選擇脫水機的臺數(shù)和能力，最好通過試驗來確定絮凝劑的投加量。

4 結 論

污水處理系統(tǒng)的能耗主要在污泥的處理環(huán)節(jié)中，這一環(huán)節(jié)消耗的能量占整個污水處理系統(tǒng)能耗的55%甚至更多，其次就是污水提升系統(tǒng)和供氧系統(tǒng)，它們分別占總能源消耗量的24%和12%左右。只要降低了它們三者的能源消耗量，污水處理系統(tǒng)的能耗過高問題就能夠得到解決。首先就是要精確計算提升泵合理工作狀態(tài)，不能夠估算，也要根據(jù)水流量的變化確定合理的工作功率。其次溶解氧系統(tǒng)中主要是氧氣的溶解量不要偏高，配合其他設備的工作效率，以及污水量微生物量等確定合適氧氣溶解量。最后就是最耗能的污泥處理系統(tǒng)了，這一環(huán)節(jié)中要始終保持脫水設備工作在最高效率狀態(tài)，并根據(jù)情況適量添加絮凝劑等，以達到節(jié)省能源的目的。

主要參考文獻

[1]徐曉宇，李春光.污水處理廠運行的節(jié)能降耗技術進展[J].給水排水，2009，35（12）：47-50.

[2]中國城鎮(zhèn)供水排水協(xié)會排水專業(yè)委員會.中國城鎮(zhèn)污水處理廠匯編[G].2006.

[3]袁宏林，王曉昌.DE型氧化溝的脫氮、除磷過程[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2002，34（1）：34-37.