城市污水處理節(jié)能降耗途徑探析

郭付新

摘要：指出了為順應(yīng)工業(yè)和生活污水處理需求的增長趨勢，我國污水處理廠的數(shù)量快速增長，在擴增的同時也應(yīng)引起企業(yè)對節(jié)能降耗的重視。分析了污水處理廠高能耗問題，并對城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑進行了探討。

關(guān)鍵詞：污水處理；節(jié)能降耗；循環(huán)利用

1 引言

近年來，我國污水處理行業(yè)發(fā)展突飛猛進，整體發(fā)展處于快速成長期。我國城鎮(zhèn)污水處理廠的發(fā)展也進入了從點到面的階段，很多省份已經(jīng)率先實現(xiàn)了縣縣建成污水處理廠[1]。這種大規(guī)模的污水處理項目的運營，將為節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展帶來機遇和挑戰(zhàn)。

2 污水處理廠能耗情況

污水廠根據(jù)使用的處理工藝不同，其實際能耗數(shù)據(jù)也有較大差別。城市污水處理運營能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個方面，其中電耗約占總能耗的 60% -90%，電耗也成為了污水處理廠運行成本的主要組成部分。污水處理廠電能主要消耗在污水污泥的提升，生物處理的曝氣、混合推進，污泥的處理處置，附屬建筑用電和廠區(qū)照明等方面[2]。其中曝氣能耗最大，約占到整個污水處理廠能耗的50%左右，根據(jù)我國城市污水處理現(xiàn)狀，開展針對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運行能耗評估，并有針對性地開展節(jié)能降耗優(yōu)化改造，將成為今后一個重要的研究方向。

以遼寧某污水處理廠在 2015 年的生產(chǎn)成本進行計算，該廠滿足一級排放標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本 0.489 元/m3，經(jīng)營成本 0.285 元/m3，以此標(biāo)準(zhǔn)計算，在 2015年度，該廠需要承擔(dān)的生產(chǎn)成本為2.445 萬元/d，經(jīng)營成本為 1.425萬元/d，年生產(chǎn)成本為 892.4萬元，年經(jīng)營成本為520.1萬元。生產(chǎn)成本和發(fā)達國家相比有很大的改善空間。

3 城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析

3.1 污水提升泵站節(jié)能途徑

提升泵在運行可通過保持集水池高水位運行，降低水泵揚程，機組均衡運轉(zhuǎn)和加裝變頻器等途徑節(jié)能減耗[3]，如紹興污水處理廠通過提升水泵變頻技術(shù)改造，節(jié)能率達到 12%[4]；多級動態(tài)液位控制策略技術(shù)[5]，在實際運行過程中通過轉(zhuǎn)速加臺數(shù)控制法，實現(xiàn)定速泵平均流量運行；當(dāng)水流出現(xiàn)較大波動時應(yīng)該適時增減運轉(zhuǎn)臺數(shù)，調(diào)速泵變速運轉(zhuǎn)來適應(yīng)水流量的變化；定期對水泵進行維護，以減少摩擦降低電耗。水泵的節(jié)能降耗最關(guān)鍵的是要提升泵的運行效率，從而達到節(jié)能降耗的目的。

3.2 鼓風(fēng)曝氣節(jié)能途徑

城市污水處理廠處理工藝大多是采用活性污泥法的鼓風(fēng)曝氣。鼓風(fēng)曝氣是將空氣通過管道送入曝氣池的擴散設(shè)備，以氣泡形式分散進入混合液，使氣泡中的氧迅速擴散轉(zhuǎn)移到混合液中，供給活性污泥中的微生物。污水處理廠鼓風(fēng)機的能耗約占到整個污水廠的30%～50%。選擇高效、節(jié)能的鼓風(fēng)機對污水處理廠的運行管理具有重要意義。常用的鼓風(fēng)機機型主要有羅茨風(fēng)機、單級離心鼓風(fēng)機和懸浮鼓風(fēng)機等?？諝鈶腋」娘L(fēng)機依靠空氣力場使軸承懸浮并保持高速運轉(zhuǎn)，運行中無需潤滑油，能量損耗低，可以通過變頻器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)風(fēng)量。最重要的是風(fēng)量可調(diào)范圍比較大，調(diào)節(jié)風(fēng)量范圍40%～100%，隨著風(fēng)量下降，效率降低較少，采用空氣懸浮離心鼓風(fēng)機較單級高速離心鼓風(fēng)機節(jié)省約 12%，較羅茨風(fēng)機節(jié)省 31%[6]。由于空氣懸浮鼓風(fēng)機調(diào)節(jié)方便，對于北方地區(qū)在冬季可以通過降低曝氣量來節(jié)能降耗。

3.3 污泥處理節(jié)能途徑

污泥處理的目的是使污泥減量、穩(wěn)定、無害化及促其綜合利用。污泥處理主要包括污泥的濃縮、穩(wěn)定和脫水。其中，污泥濃縮常用的方法有重力濃縮法、氣浮濃縮法、和離心法。污泥的穩(wěn)定主要有厭氧、好氧和堆肥處理。污泥脫水有機械脫水和自然脫水兩種方式，目前大多選擇的機械脫水，機械脫水的主要能耗是電耗，機械脫水方法主要真空吸濾法、壓濾法、和離心法等。一般使用離心脫水的電耗較低，但對污泥的預(yù)處理效果要求高，容易磨損，還需要在實踐中探尋新的脫水工藝，提升節(jié)能降耗效果。針對采用壓濾法在脫泥前的工藝，可以在污泥均質(zhì)池采用“進泥-沉淀-進泥”循環(huán)方式減小含水率，以減少后期脫泥時間和耗藥量。

3.4 藥劑消耗節(jié)能途徑

污水處理廠藥劑消耗主要是針對深度處理、消毒處理和污泥處理工藝中的中的藥劑消耗。深度處理是通過向水中投加藥劑，使水中難以沉淀的膠體顆粒能相互聚合并沉淀的目的。常用藥劑主要包括無機鹽類混凝劑（工業(yè)硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、聚合氯化鋁等）和有機合成高分子混凝劑（聚丙烯酰胺、脫絮凝色劑、天然絮凝劑等）。針對除磷，常用的方法有生物除磷、PAM結(jié)合PAC、鐵鹽等。生物除磷技術(shù)無需投加藥劑、污泥產(chǎn)量又少，但這項技術(shù)工藝較為復(fù)雜，需要在實踐中不斷的加以完善?；瘜W(xué)除磷，可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗。消毒的目的主要是利用物理或者化學(xué)的方法殺滅廢水中的病原微生物，以防止其對人類及畜禽的健康產(chǎn)生危害和對生態(tài)環(huán)境造成污染。消毒的方法主要包括物理法（加熱、冷凍、輻照、紫外線和微波消毒等）化學(xué)法（氯、二氧化氯、次氯酸鈉、臭氧和重金屬離子等）。針對涉及藥劑消耗的方法主要通過合理配比、減小加藥量來實現(xiàn)降耗。

3.5 根據(jù)溶解氧（DO）濃度調(diào)節(jié)曝氣量

根據(jù)合理的溶解氧指標(biāo)調(diào)節(jié)曝氣裝置是節(jié)能降耗的一個重要途徑。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機（空壓機）、空氣擴散裝置（曝氣器）和一系列聯(lián)通管道組成。許多污水處理廠的生物反應(yīng)池會曝氣過度，主要原因是缺乏自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、過度曝氣直接導(dǎo)致了能耗的浪費，并會使污泥的沉降性變差，能耗隨混合液 DO 濃度的增大而增大，曝氣池中的 DO 從2 mg/L 升高到 4 mg/L，會使曝氣裝置的耗電量增加近30%?？梢酝ㄟ^優(yōu)化曝氣裝置和智能控制來實現(xiàn)曝氣機的節(jié)能降耗；通過變頻器來改變電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)風(fēng)機流量進行控制；通過對曝氣池中的合理分配曝氣量來節(jié)能。

3.6 污水處理節(jié)能其他途徑

污水處理是一個整體系統(tǒng)，各個環(huán)節(jié)是相互聯(lián)系的。如果格柵攔截不合理，對截留物不能夠很好的截留，就很容易導(dǎo)致提升泵堵塞，導(dǎo)致后續(xù)處理物能耗的被動升高。針對間歇運行的設(shè)備，可以結(jié)合電量峰平谷來運行。在污泥污水回流方面加以控制，在合理范圍內(nèi)減小回流量，同樣可以節(jié)能。涉及冬季供暖的廠區(qū)，可以采取間歇運行方式減小能耗。新建廠區(qū)大多數(shù)照明設(shè)備過多，只是為了亮化廠區(qū)的路燈構(gòu)筑物燈，在保證安全運行的情況，同樣可以間歇運行，減少開啟量。加強日常生產(chǎn)經(jīng)營管理，建立節(jié)能降耗目標(biāo)，把節(jié)能降耗目標(biāo)設(shè)置于各個環(huán)節(jié)，對于完成預(yù)期目標(biāo)的給予一定的獎勵，從而激發(fā)大家開展節(jié)能降耗的積極性。污水處理后不直接排入河道，在廠內(nèi)循環(huán)利用或者供給其他企業(yè)利用，也將增加企業(yè)收入，從而增加節(jié)能降耗效益。

4 結(jié)論

污水處理廠的節(jié)能降耗涉及方方面面，真正做到節(jié)能降耗需要從設(shè)計初期工藝選擇、設(shè)備選型、污泥處理及處置方式等多方面考慮，為節(jié)能降耗源頭奠定硬件基礎(chǔ)，運行過程中根據(jù)本廠水量、水質(zhì)等實際情況，制定可行的節(jié)能降耗措施及相應(yīng)的獎懲制度，做好設(shè)備的維護保養(yǎng)及大修計劃，減少故障率，將節(jié)能環(huán)保理念貫穿生產(chǎn)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)，積極采用新技術(shù)、新工藝和新標(biāo)準(zhǔn)，推動企業(yè)清潔生產(chǎn)，促進源頭減排和能效提升，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，節(jié)約成本，才能為企業(yè)節(jié)能降耗創(chuàng)造更多途徑。

參考文獻：

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Analysis on Energy Saving and Consumption Reducing Methods

of Urban Sewage Treatment

Guo Fuxin

（Chaoyang Yuanda Environmental Protection Water Co.， Ltd.， Chaoyang，Liaoning 122000，China）

Abstract： In order to meet the increasing demand of industrial and domestic sewage treatment， the number of sewage treatment plants in China is increasing rapidly. Andit attractsthe attention of enterprisesto attach importance toenergy saving and consumption reducing. In this paper， the problem of high energy consumption in wastewater treatment plant andmethodsof energy saving and consumption reducingof urbansewage treatment plantswere analyzed.

Key words： wastewater treatment； energy saving and consumption reducing；recycle