城市污水處理廠能耗分析及節(jié)能降耗措施研究

周亞梁 黃東月

摘要：城市污水處理作為一個高能耗的行業(yè)，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。在城市污水處理廠運行過程，能源消耗主要來源于電能消耗和化學藥劑消耗。本文以某污水處理廠為例，就污水處理廠能耗進行了分析，并提出了城市污水處理廠節(jié)能降耗措施。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;能耗;節(jié)能降耗

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.017

Abstract：As a high energy consumption industry， urban sewage treatment has attracted wide attention in recent years. In the operation of urban sewage treatment plants， energy consumption is mainly derived from electrical energy consumption and chemical consumption. This paper takes a sewage treatment plant as an example， analyzes the energy consumption of the sewage treatment plant， and proposes energy saving measures for urban sewage treatment plants.

Keywords：Sewage treatment plant;Energy consumption;Energy saving

污水處理廠的良好管理和運行，是確保污水處理達標，減少污染排放的關(guān)鍵，因此，需要加強污水處理廠管理，以降低能源消耗，提升污水處理的效率。目前，隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，城市污水廠能耗不斷增加。因此，我們需要合理分析污水處理廠資源消耗，以便采用有效的節(jié)能降耗措施，以減少污水處理廠的能源消耗，確保污水達到穩(wěn)定的標準，節(jié)省生產(chǎn)成本，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)目標。本文結(jié)合筆者的工作實踐經(jīng)驗，著重就污水處理廠降耗措施進行探討。

1 概述

某污水處理廠，分二期進行建設(shè)，首期3.0萬t/日，二期5萬t/日，首期工程內(nèi)包括新建的進水泵房、沉砂池、二沉池、紫外消毒池、AA/O曝氣氧化溝、鼓風機房、自動控制室等，道路綠化及附屬建筑物。其中粗格柵及提升泵房、鼓風機房、脫水機房等土建工程按遠期規(guī)模8.0萬t/天設(shè)計。

2 污水處理廠能耗分析

2.1 項目建設(shè)過程中能耗分析

污水廠建設(shè)過程中的能耗主要是耗用水泥、鋼材以及施工過程中的用水用電，項目建設(shè)過程中構(gòu)、建筑物三材用量可以通過優(yōu)化設(shè)計減少用量;施工過程中的用電用水消耗可以通過合理組織生產(chǎn)來降低。

2.2 項目生產(chǎn)過程中能耗分析

2.2.1 污水廠生產(chǎn)過程分析

本工程污水處理廠主要由一級處理和二級處理兩個部分組成。其中，一級處理是去除污水中的固體污染物，包括沉砂池和粗細格柵兩個部分，其處理對象為垃圾、懸浮物。通過一級處理處理污水，可去除的BOD值為20%～30%。而二級處理系統(tǒng)作為污水處理廠中重要組成部分，其主要是去除污水中的有機污染物，其去除COD值可降至10～30mg/L，達到水體排放標準。深度處理的作用是進一步降低二級處理出水中的有污染物值，深度處理出水可作中水回用。污水處理廠主要通過管網(wǎng)將污水引入，再經(jīng)過格柵對污水中大塊的懸浮物進行截留，再利用潛污泵提升，輸送至沉砂池進行顆粒去除，經(jīng)沉砂池進入生物池，在好氧作用下，池中的污水將被微生物凈化，再經(jīng)二沉池進行分離，再進入紫外消毒池，最后進行尾水排放;對于剩余活性污泥，應(yīng)將它排至污泥處理區(qū)進行處理，經(jīng)脫水后成為泥餅，再進行外運處置。

2.2.2 能耗種類分析

污水處理廠能源消耗包括電能消耗、水資源能耗和藥劑消耗等。其中，電能消耗最多，大概占污水廠總能耗的60%～80%。其來源于污泥提升、污泥處理、設(shè)備、廠區(qū)的照明等方面的用電。在污水生物處理過程中，電能消耗大約占全廠用電的70%，污泥處理電能消耗占20%，廠區(qū)照明的電能消耗占10%。在污水處理廠總能耗中，污水提升能耗占10%～20%，曝氣供氧占50%～70%，污泥處理占10%～25%，這三者能源消耗超過了總能耗的70%。由此可見，城市污水處理廠能耗來源于污泥提升及污泥處理等過程，其中，污泥處理的單元過程耗能量最多。一般二級污水廠能耗值約為 0.250 kWh/m3。

3 污水處理廠節(jié)能降耗措施

本工程設(shè)計在工藝方案、工藝流程、設(shè)備選型和操作管理等方面都特別注意了節(jié)能效果，并采取了相應(yīng)的節(jié)能措施，以降低處理廠的運行成本。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

3.1 合理選擇設(shè)計參數(shù)

結(jié)合國家標準對珠海市已投產(chǎn)的污水處理廠的進水水質(zhì)與排水水質(zhì)進行對比，提出合理的污水進水量，盡可能避免進水取值過高，使設(shè)備過大，從而造成能源損耗過大而造成浪費。

3.2 處理工藝的選擇

處理工藝的合理選擇是實現(xiàn)污水處理廠節(jié)能目標的關(guān)鍵。在污水處理流程中采用的生物池是一種能以多種方式運行的構(gòu)筑物，可根據(jù)進水水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)其運行方式和控制最佳的運行條件，最大限度地減低污水處理的能耗。

3.3 污水提升泵的節(jié)能

綜上，污水提升泵的電能消耗占污水處理廠總能耗的10%～20%，因此成為了污水廠節(jié)能的重點。在提升泵節(jié)能工作中，應(yīng)從設(shè)計上進行節(jié)能;例如，在污水提升泵選用時，盡可能使流量和揚程的匹配超過80%的工作效率。同時，要結(jié)合進水流量合理匹配流量泵，以免閥門調(diào)控過多而導致能量損失。

3.4 曝氣系統(tǒng)的節(jié)能

傳統(tǒng)曝氣控制系統(tǒng)溶解氧波動大和各個池組風量分布不均勻，容易造成曝氣不足或過度曝氣，導致出水水質(zhì)不穩(wěn)定和電耗增加。為解決傳統(tǒng)曝氣方式存在的缺陷，本項目曝氣系統(tǒng)主要采用高精度的曝氣系統(tǒng)，利用模型及歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)污水的水量、水位、溫度等方面的變化進行處理，提前進行空氣供給量調(diào)節(jié)，確?？諝夤┙o量的準確性，提升生物池的運行效率，避免出現(xiàn)波動，以實現(xiàn)曝氣的精確控制目標。另外，要確保流量性能和空氣壓力損失之間的平衡，以減少最小壓力損失，適當?shù)亟o出鼓風機輸出流量。同時采用線儀表對內(nèi)回流比進行調(diào)節(jié)，以達到脫氮除磷效果;在污水處理廠運行過程中，污水處理系統(tǒng)可以將運行數(shù)據(jù)采集至數(shù)據(jù)庫，再通過數(shù)據(jù)庫對模型進行運算，確保模型的真實性。

在曝氣控制系統(tǒng)應(yīng)用中，主要選用精確曝氣系統(tǒng)，以確保每組生化池溶解的穩(wěn)定性，達到降低電耗及穩(wěn)定出水水質(zhì)的效果。

3.5 其余節(jié)能措施

①總圖布置上，變配電間靠近鼓風機房和進水泵房兩個用電量大的建（構(gòu)）筑物，減少電纜長度。②將處理構(gòu)筑物進行分組，結(jié)合進水有機物濃和水量的季節(jié)變化，在荷未能達到滿足的條件下，可采用兩組并聯(lián)的運行方式，這樣可以達到節(jié)約能源的目的。③要確保全廠水力、高程計算的精確性，在運行條件良好的情況下，盡可以地減少水頭的損失，降低水泵的工作揚程，這樣可以從全廠常年運行中節(jié)省電耗。

4 節(jié)能效果

污水處理廠的電能消耗大，成本較高，隨著電費的不斷上調(diào)，從而增加了污水處理廠的運轉(zhuǎn)費用，部分污水處理廠由于經(jīng)費不足而難以維持下去，使部分基建投資項目不能充分發(fā)揮自身的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，在污水廠建設(shè)的過程中，我們應(yīng)選擇合理的處理工藝和節(jié)能設(shè)備，加強污水處理過程管理，以實現(xiàn)污水處理中的低能耗、高效率的運行目標。通過采取上述節(jié)能措施，大大提高了水泵運行效率和曝氣充氧動力效率，降低了設(shè)備運行能耗。

5 結(jié)語

城市污水處理廠節(jié)能降耗作為一項全面性工作，涉及到眾多內(nèi)容，包括設(shè)計，設(shè)備選型，設(shè)備運行管理、人員操作水平等眾多方面。 因此，在實際運行管理工作中，應(yīng)合理分析污水處理時資源消耗和節(jié)能潛力，以減少能源消耗，降低污水處理成本，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]蔣勇.城市污水處理廠運行能耗影響因素分析[J].北京交通大學學報：自然（科學版），2014，38（1）：33-37.

[2]金昌權(quán)，汪誠文，曾思育，何苗.污水處理廠能耗特征分析方法與節(jié)能途徑研究[J].給水排水，2009，45（S1）：270-274.

收稿日期：2019-01-28

作者簡介：周亞梁（1986-），男，漢族，碩士研究生，環(huán)境工程中級工程師，研究方向為污水廠生產(chǎn)運營管理。