城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析

趙久將(西藏昌都市環(huán)境保護(hù)局環(huán)境工程評估中心，西藏 昌都 854000)

城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析

趙久將(西藏昌都市環(huán)境保護(hù)局環(huán)境工程評估中心，西藏 昌都 854000)

當(dāng)今社會的兩大基礎(chǔ)性能源就是能源與水，我國正處在高速發(fā)展階段，高能源需求與高能源之間的矛盾也越來越突出，因此，我們必須探尋一條節(jié)能降耗的發(fā)展途徑。唯有減少了城市污水處理廠的能源，才能使城市污水處理廠的資金投入實(shí)現(xiàn)有效的降低，使能源的使用率實(shí)現(xiàn)全面的提升。所以，對如何有效的降低城市污水處理廠的能源進(jìn)行分析與探討具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

城市污水處理廠；節(jié)能降耗；途徑

由于城市人口的日益劇增，城市污水處理廠的運(yùn)作也變得越來越難。如何使城市污水處理廠的運(yùn)作效率實(shí)現(xiàn)有效的提高，在確保出水水質(zhì)的前提下使污水處理廠的運(yùn)作能耗實(shí)現(xiàn)有效的減少，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，這是當(dāng)下亟待所有污水處理廠解決的一大難題。為此，筆者對當(dāng)下我國城市污水處理廠的能源損耗及其分布情況進(jìn)行了分析，同時(shí)對如何實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠的節(jié)能降耗進(jìn)行了探討，可供參考。

1 當(dāng)下我國城市污水處理廠的能源損耗及其分布狀況

城市污水處理屬于一個(gè)能源損耗較高的產(chǎn)業(yè)，其能源損耗主要體現(xiàn)在燃料、藥耗以及電能等多個(gè)方面，其中電能損耗大概占據(jù)了總體能源損耗的90%，因此，電能損耗是城市污水處理廠能源損耗較大的一個(gè)部分[1]。2011年，我國城市污水處理廠的用電量大概達(dá)到了100×108KW·h，大概是我國社會用電量總和的0.2%。城市污水處理廠的電能損耗主要體現(xiàn)在供給生物處理的氧氣、提升污泥污水、處理處置污泥、廠區(qū)照明、混合的推動以及附屬建筑的用電等方面。其中電能損耗最大的一個(gè)環(huán)節(jié)就是曝氣，其電能損耗大概是污水處理廠總體電能損耗的50%，其次，污泥污水的處理處置也是污水處理廠中電能損耗較大的一個(gè)環(huán)節(jié)，其電能損耗大概占據(jù)了總體電能損耗的3%~5%，由此可見，我國的處理污泥污水的設(shè)備及技術(shù)還待進(jìn)一步的優(yōu)化。到目前為止，我國城市污水處理廠的平均電能損耗水平是0.29kwh·m-3，其中有84%的城市污水處理廠的平均電能損耗水平保持在0.440kwh·m-3，較之西方發(fā)達(dá)國家，我國污水處理廠的平均電能損耗水平還相對比較落后[2]。例如，目前我國單位年限內(nèi)處理污水的電能損耗總和大概是100×108KW·h，假如電能損耗能夠減少20%，那么就可以節(jié)省20×108KW·h的電能，因此，我國城市污水處理廠在節(jié)能降耗方面還是具有較大的發(fā)展空間的。

2 城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑

目前我國城市污水處理廠的能源損耗主要分布在處理、處置污泥以及處理、提升污水等環(huán)節(jié)，其能源損耗主要體現(xiàn)在藥劑損耗、污水處理以及設(shè)備的電能損耗等方面。因此，應(yīng)當(dāng)從改進(jìn)污水污泥的處理、曝氣和泵領(lǐng)域以及日常運(yùn)作的節(jié)能設(shè)計(jì)等方面著手來實(shí)現(xiàn)城市污水處理廠的節(jié)能降耗。

2.1 曝氣設(shè)施節(jié)能降耗途徑

城市污水處理廠中能源損耗較多一種設(shè)備就是曝氣機(jī)，因此，若想使城市污水處理廠的能源損耗實(shí)現(xiàn)有效的減少，就必須將曝氣設(shè)備的節(jié)能降耗工作落實(shí)到位。通過對某市污水處理廠的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該污水處理廠大約50%的能源損耗都是源自曝氣設(shè)備。按照目前的工作標(biāo)準(zhǔn)要求，再根據(jù)以往的實(shí)踐，筆者認(rèn)為可從如下三方面來實(shí)現(xiàn)曝氣設(shè)備的節(jié)能降耗：第一，可通過應(yīng)用變頻器來使交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式實(shí)現(xiàn)有效的優(yōu)化，從而有效的把控風(fēng)機(jī)的具體流量，進(jìn)而使風(fēng)機(jī)達(dá)到節(jié)能降耗的目的；第二，可從內(nèi)部著手，對溶解氧自動控制系統(tǒng)加以選取與應(yīng)用，以便有效的把控好溶解氧的濃度。在處理污水的過程中，污水的處理效果會因溶解氧濃度的大小而受到直接的影響，通過選用溶解氧自動控制系統(tǒng)來對溶解氧濃度實(shí)施科學(xué)、恰當(dāng)?shù)目刂?，可以使人工操作的誤差實(shí)現(xiàn)有效的降低，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的；第三，可通過改善曝氣系統(tǒng)，再借助精準(zhǔn)的把控辦法來使曝氣設(shè)施實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。譬如，可以依據(jù)有關(guān)部門的幫助，再結(jié)合污水處理廠的實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況，制定漸減式的曝氣設(shè)計(jì)預(yù)案。在第1環(huán)節(jié)、第2環(huán)節(jié)以及第3環(huán)節(jié)中分別按照35%、30%以及25%的比例來設(shè)置曝氣，如此一來，不僅可以使曝氣設(shè)備的工作效果實(shí)現(xiàn)逐步提升，同時(shí)還能使曝氣設(shè)備達(dá)到節(jié)能降耗的目的[3]。

2.2 污水提升泵站的節(jié)能降耗途徑

城市污水處理中一個(gè)非常重要的能源損耗設(shè)備就是污水提升泵，其會對后期的污水處理能否繼續(xù)進(jìn)行造成極大的影響，而且其本身的能源損耗也非常大，對污水提升泵站設(shè)計(jì)進(jìn)行改善可以極大的提升污水提升泵站的節(jié)能降耗效果。當(dāng)下我國城市污水處理廠泵之所以會損耗較多的能源，主要是因?yàn)殡姍C(jī)缺乏較高的效率、運(yùn)作控制不良和水量波動以及設(shè)計(jì)的動作能力比實(shí)際水量所需的能量要大等[4]。因此，筆者認(rèn)為可從如下幾方面著手來實(shí)現(xiàn)污水提升泵站的節(jié)能降耗：第一，選用變頻泵來代替所有的提升泵，以便全面提高城市污水處理廠的總體性能。例如，我國某市的污水處理廠通過改造提升水泵的變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大約12%的能源節(jié)省；第二，將工頻泵轉(zhuǎn)變成部分變頻泵，并將其當(dāng)作最終的調(diào)速泵，再根據(jù)實(shí)際情況來對其進(jìn)行運(yùn)作；第三，采取多級動態(tài)液位控制對策技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)作過程中，可采取轉(zhuǎn)速加臺數(shù)控制法來使定速泵實(shí)現(xiàn)平均流量運(yùn)作，如果水流的波動比較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)對轉(zhuǎn)臺數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，再通過改變調(diào)速泵的運(yùn)作速度來迎合水流量的改變；第四，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常對水泵實(shí)施養(yǎng)護(hù)，以使水泵的電能損耗及摩擦實(shí)現(xiàn)有效的減少。若想使水泵達(dá)到節(jié)能降耗的目的，則必須對提升泵的運(yùn)作效率進(jìn)行全面的提高，除了應(yīng)當(dāng)采取如上辦法之外，還必須從泵設(shè)備著手，加大對泵的高程設(shè)置及日常管理力度，再根據(jù)污水處理廠的具體運(yùn)作狀況，不斷的對運(yùn)作條件進(jìn)行歸納與總結(jié)，以便選取出最好的運(yùn)作條件，從而最大限度的提升泵設(shè)備的動作效率。

2.3 污泥處理環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗途徑

污泥處理在城市污水處理廠中也是一個(gè)非常重要的部分。目前的污泥比較繁雜，其除了包含的污染物非常多之外，而且其分解過程也極其繁雜，如果只是簡單的采取處理污泥的辦法，根本無法取得較為理想的處理效果，所以，在處理污泥的過程中，還應(yīng)當(dāng)對污泥資源的回收利用加以探求，以實(shí)現(xiàn)污泥處理的節(jié)能降耗。污泥的處理環(huán)節(jié)主要可分為污泥的脫水、穩(wěn)定以及濃縮等三個(gè)部分。其中，主要可利用自然脫水及機(jī)械脫水兩種辦法來對污泥進(jìn)行脫水處理，當(dāng)下使用較為廣泛的就是機(jī)械脫水方式，機(jī)械脫水損耗的能源主要是電能，通常來說，采取離心脫水方式所損耗的電能相對比較少，可是無法達(dá)到較好的污泥的預(yù)處理效果，而且還極易出現(xiàn)機(jī)械磨損情況，因此，應(yīng)當(dāng)通過實(shí)踐來對更好的脫水技術(shù)加以尋求，以使污泥處理的節(jié)能降耗效果實(shí)現(xiàn)有效的增強(qiáng)；污泥的穩(wěn)定主要包括好氧、厭氧以及堆肥處理等三個(gè)環(huán)節(jié)，不過也有很多污水處理廠不對污泥進(jìn)行穩(wěn)定處理就直接實(shí)施污泥的脫水處理的。通常來說，厭氧消化過程中所形成的沼氣可用于補(bǔ)充泥污穩(wěn)定過程的能量；污泥濃縮應(yīng)當(dāng)將生物氣浮技術(shù)作為首選，并以此來取代單純的策略氣浮，從而達(dá)到提高濃縮效率、減少能源損耗的目的。除此之外，還應(yīng)當(dāng)將潺潺的回收利用落實(shí)到位。揮發(fā)性有機(jī)物占據(jù)了污泥的絕大部分，日本主要是利用厭氧來削減消化污泥，通過此種辦法，每噸污泥可以形成大概680m3的沼氣，再借助磷酸型燃料電池殼大概可以得到污水處理廠50%的能源?；厥绽梦勰嗟霓k法主要包括如下幾種：對厭氧消化的所形成的沼氣加以回收利用；對焚燒污泥所形成的熱能加以回收利用；摻燒及堆肥。

2.4 污水處理環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗途徑

污水處理過程的能源損耗主要體現(xiàn)在污水的生化處理及污水預(yù)處理環(huán)節(jié)，其中，污水生化處理環(huán)節(jié)的能源損耗主要產(chǎn)生于曝氣系統(tǒng)，而污水的預(yù)處理環(huán)節(jié)主要可分為沉砂池及格柵。因?yàn)榍懊嬗杏懻撨^曝氣系統(tǒng)，故此處著重討論污水預(yù)處理過程的能源損耗。首先，曝氣沉砂池極易因曝氣設(shè)施的應(yīng)用而出現(xiàn)較大的能源損耗，所以，通常應(yīng)當(dāng)采取旋流式及平流式的方式來設(shè)計(jì)沉砂池，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的；其次，必須將設(shè)置格柵落實(shí)到位，盡管整個(gè)格柵在處理污水的過程中沒有較大的節(jié)能作用，可是，其卻可以有效的降低后期其他設(shè)備的能源損耗，所以，必須針格柵的設(shè)置落實(shí)到位。通常情況下，可以在泵房集水井、污水渠道的進(jìn)口位置或者污水處理廠的前段位置設(shè)置格柵，以此來截留較大的漂浮物，避免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，進(jìn)而確保污水設(shè)備的正常運(yùn)作。

3 結(jié)語

總而言之，城市污水處理對于發(fā)送我國城市用水環(huán)境以及促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的健康、穩(wěn)定發(fā)展都具有極其重要的意義，但是其卻存在著較大的能源損耗問題，因此，如何在城市污水處理廠中采取節(jié)能降耗途徑，這是值得我們不斷探索與研究的課題。

[1]首座“植物園式”污水處理廠落滬引入3000余種植物[J].城市道橋與防洪.2016(07).

[2]李明.淺談城鎮(zhèn)生活污水處理廠節(jié)能降耗措施[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2012(01).

[3]麥逢清,鄧洪秀.污水處理廠節(jié)能降耗措施探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品.2012(08).

[4]常江,楊岸明,甘一萍,孟春霖,彭永臻,張樹軍,應(yīng)起鋒.城市污水處理廠能耗分析及節(jié)能途徑[J].中國給水排水.2011(04).

趙久將（1979-），男，籍貫：山西朔州，民族：漢，學(xué)位：大學(xué)，職稱：工程師，研究方向：各類建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響技術(shù)評估工作，西藏昌都市環(huán)境保護(hù)局。