城市污水處理廠節(jié)能措施應(yīng)用分析

張麗敏+郭婕+趙曉洲

摘 要：當(dāng)今社會(huì)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。基于此，文章對(duì)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。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠；節(jié)能降耗；途徑

一、污水處理能耗現(xiàn)狀

從污水種類的角度來看，工業(yè)污水占據(jù)城市污水總排放量的很大部分，并且，工業(yè)污水是多種污水類型中污染物濃度最大，污染最嚴(yán)重，最不易凈化的污水。污水量的不斷增加，致使國家不斷加大在污水處理方面的資金投資，興建更多的污水處理廠，污水的總排放量和污水處理消耗的能源不斷增加。城市污水處理是高能耗行業(yè)，其能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個(gè)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(yùn)行成本的主要組成部分。污水處理廠有諸如攪拌推進(jìn)器、潛水泵、風(fēng)機(jī)、螺桿泵等大型用電設(shè)備，首先曝氣工藝中的鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)功率最大，且是污水處理的核心設(shè)備；其次為污水提升設(shè)備的電耗較大。

二、城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析

（一）污水處理廠總圖的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在污水處理廠的選址方面：一是，要特別注意污水處理廠所在地的匯水面積，根據(jù)污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模，盡可能大的規(guī)劃其匯水面積；二是，建廠地址既要有利于污水管網(wǎng)建設(shè)，又要兼顧污水處理廠周邊的地形地貌，盡可能避免在高程變化幅度較大的山丘或山嶺地帶選址，避免修建多級(jí)泵站。在污水輸送泵方面，精確計(jì)算流量，確保水泵在高效區(qū)間內(nèi)運(yùn)行，采用管道淹沒出流代替堰口出水方式，降低跌水高度，選用水頭損失小的管材減少局部損失，降低管道輸送的長度與迂回次數(shù)，利用自然地勢(shì)實(shí)現(xiàn)污水自流。日處理規(guī)模大于1萬立方米的城市污水處理廠，如果能降低一米的提升高度，可實(shí)現(xiàn)降低電耗數(shù)萬千瓦時(shí)，節(jié)能效果非常明顯。

（二）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。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。

（三）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(huì)對(duì)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(duì)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(huì)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(dòng)以及設(shè)計(jì)的動(dòng)作能力比實(shí)際水量所需的能量要大等。因此，可從以下幾方面著手來實(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)??；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(duì)其進(jìn)行運(yùn)作；第三，采取多級(jí)動(dòng)態(tài)液位控制對(duì)策技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)的運(yùn)作過程中，可采取轉(zhuǎn)速加臺(tái)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(dòng)比較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)作效率。

（四）風(fēng)機(jī)變頻與曝氣系統(tǒng)優(yōu)化傳統(tǒng)

的風(fēng)機(jī)采用工頻運(yùn)行，利用主管路的閥門開度調(diào)節(jié)風(fēng)量，雖然電機(jī)可達(dá)到驅(qū)動(dòng)要求，但多余的力矩增加了功率、電能的浪費(fèi)，同時(shí)，對(duì)溶解氧濃度調(diào)節(jié)存在很大滯后性，容易導(dǎo)致污水處理不達(dá)標(biāo)。通過加裝變頻控制系統(tǒng)，將溶解氧儀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集至變頻器，再通過變頻器的轉(zhuǎn)換模塊把溶解氧濃度指標(biāo)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，風(fēng)機(jī)控制模塊根據(jù)變頻器的參數(shù)設(shè)置處理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果以運(yùn)行頻率方式控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量。該項(xiàng)技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行，而且可精確控制污水處理工藝控制過程中的溶解氧含量。

（五）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(jiǎn)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)厭氧消化的所形成的沼氣加以回收利用；對(duì)焚燒污泥所形成的熱能加以回收利用；摻燒及堆肥。

（六）藥劑消耗節(jié)能

途徑污水處理廠藥劑消耗主要是針對(duì)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(jī)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(jī)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(duì)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(xiàng)技術(shù)工藝較為復(fù)雜，需要在實(shí)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(duì)人類及畜禽的健康產(chǎn)生危害和對(duì)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(duì)涉及藥劑消耗的方法主要通過合理配比、減小加藥量來實(shí)現(xiàn)降耗。

三、結(jié)束語

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(jì)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(yùn)行過程中根據(jù)本廠水量、水質(zhì)等實(shí)際情況，制定可行的節(jié)能降耗措施，積極采用新技術(shù)、新工藝和新標(biāo)準(zhǔn)，才能為企業(yè)節(jié)能降耗創(chuàng)造更多途徑。

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