城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑研究

李菲

【摘要】水資源短缺已成為全球性的重要問(wèn)題。在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，伴隨著水資源的大量耗損，我國(guó)越來(lái)越多的城市都存在著水資源污染及匱乏的問(wèn)題，因此需要重視水資源的循環(huán)利用，加強(qiáng)對(duì)污水進(jìn)行處理。但當(dāng)前我國(guó)各城鎮(zhèn)污水處理廠由于自身技術(shù)不完善，在污水處理過(guò)程中存在著能耗過(guò)大的問(wèn)題。文章從污水處理廠的能耗分析入手，進(jìn)一步對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的節(jié)能措施進(jìn)行了具體闡述。

【關(guān)鍵詞】污水處理廠；能耗；污水提升系統(tǒng)；曝氣系統(tǒng)；污泥處理系統(tǒng)

1.污水處理廠的能耗分析

城鎮(zhèn)污水處理廠每天都需要對(duì)城市生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的大量污水進(jìn)行處理，采取各種方法將污水中的污染物進(jìn)行分離，從而使排放的水質(zhì)能夠達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，這不僅能夠有效的保護(hù)水資源環(huán)境，而且對(duì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展也具有非常重要的意義。一直以來(lái)我國(guó)污水處理廠發(fā)展都較為緩慢，污水處理廠能源消耗量大的問(wèn)題得不到有效重視。排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，進(jìn)一步加劇了污水處理過(guò)程中能源的消耗量，這使污水處理廠能源消耗問(wèn)題越來(lái)越受到重視。當(dāng)前我國(guó)污水處理廠在污水處理過(guò)程中，在提升污水和污泥、生物處理供氧及污泥處理等工藝過(guò)程中存在大量的能源消耗問(wèn)題，特別是污水生物處理和污泥處理過(guò)程中能耗比重更大，在曝氣、污水提升及污泥處理等生化處理階段也存在著較大的能耗。由于污水處理廠存在著能源消耗大及運(yùn)行成本高的問(wèn)題，這對(duì)城市污水處理廠的建設(shè)和發(fā)展起到了較大的阻礙作用，因此需要加大對(duì)污水處理工藝和設(shè)備能耗能效等問(wèn)題進(jìn)行研究，注重新工藝的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)污水處理的高效性和低能耗，加快城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)，確保水資源環(huán)境的安全。

2.城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑

2.1 建立完善的管理機(jī)制

城市污水處理廠建立節(jié)能降耗管理機(jī)制，能夠有效控制各方面的資源的使用效率和成本。具體來(lái)說(shuō)，就是對(duì)污水處理的各個(gè)工藝階段進(jìn)行能耗分析，從而明確不同處理內(nèi)容的實(shí)際需求。這樣一來(lái)，管理人員就能挖掘各個(gè)控制環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗潛力，從而達(dá)到廠內(nèi)運(yùn)行的節(jié)能降耗目標(biāo)。例如，可管理機(jī)制制定人員可通過(guò)加強(qiáng)對(duì)設(shè)施、設(shè)備以及藥劑進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理的方式，來(lái)達(dá)到上述目標(biāo)。而建立崗位責(zé)任制、設(shè)備設(shè)施責(zé)任制以及定期分析設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況，是使城市污水處理廠達(dá)到經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行效果有效途徑。此外，管理機(jī)制還應(yīng)建立激勵(lì)機(jī)制：制定科學(xué)的考核、控制指標(biāo)和激勵(lì)制度，全體員工積極參與，職責(zé)明細(xì)，獎(jiǎng)罰分明，使員工自覺(jué)培養(yǎng)節(jié)能降耗的習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與個(gè)人的雙贏。例如，加強(qiáng)對(duì)藥劑的貯存管理，即建立相關(guān)的管理規(guī)范，從而達(dá)到藥劑高效使用的嚴(yán)防雨淋、暴曬，這是避免生產(chǎn)使用藥劑浪費(fèi)的關(guān)鍵途徑。

2.2 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(guò)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)曝氣設(shè)備的節(jié)能降耗：第一，可通過(guò)應(yīng)用變頻器來(lái)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(duì)溶解氧自動(dòng)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(guò)程中，污水的處理效果會(huì)因溶解氧濃度的大小而受到直接的影響，通過(guò)選用溶解氧自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)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(guò)改善曝氣系統(tǒng)，再借助精準(zhǔn)的把控辦法來(lái)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(mén)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(lái)設(shè)置曝氣，如此一來(lái)，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。

2.3 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(wú)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(jī)械脫水和自然脫水兩種方式，目前大多選擇的機(jī)械脫水，機(jī)械脫水的主要能耗是電耗，機(jī)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(duì)污泥的預(yù)處理效果要求高，容易磨損，還需要在實(shí)踐中探尋新的脫水工藝，提升節(jié)能降耗效果。針對(duì)采用壓濾法在脫泥前的工藝，可以在污泥均質(zhì)池采用“進(jìn)泥-沉淀-進(jìn)泥”循環(huán)方式減小含水率，以減少后期脫泥時(shí)間和耗藥量。

2.4 污水提升系統(tǒng)的節(jié)能措施

水泵作為污水處理廠中非常重要的設(shè)備，其在運(yùn)行過(guò)程中存在著大量的電能消耗，因此需要有效的提高水泵的運(yùn)行效能，實(shí)現(xiàn)泵房的節(jié)能，從而達(dá)到污水處理廠節(jié)能降耗的目標(biāo)。首先，科學(xué)對(duì)水泵揚(yáng)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能。在對(duì)污水廠高程設(shè)計(jì)過(guò)程中，普遍采用估算方法來(lái)對(duì)水頭損失進(jìn)行計(jì)算，而且估算值往往都要高于正確值，這就導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中水泵揚(yáng)程存在偏高的現(xiàn)象。因此在對(duì)污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于污水處理系統(tǒng)總水位差的計(jì)算需要與地形有效結(jié)合，并利用詳細(xì)的水力學(xué)進(jìn)行計(jì)算，這樣所確定的水泵揚(yáng)程也更為合理。同時(shí)為了能夠進(jìn)一步達(dá)到節(jié)能的效果，還需要盡可能的降低水泵揚(yáng)程，即在高程設(shè)計(jì)時(shí)盡可能的做到一次提升，選用合理的設(shè)備型式來(lái)對(duì)構(gòu)筑物的進(jìn)水口、出水口和管道之間進(jìn)行連接，有效的降低水頭損失。同時(shí)還可以利用可調(diào)堰代替固定堰，利用淹沒(méi)堰代替非淹沒(méi)堰，合理對(duì)構(gòu)筑物進(jìn)行布置。其次，重視設(shè)備的管理和更換，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能的效果。當(dāng)前部分污水處理廠泵房效率較低，設(shè)備能耗一直居高不下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水量的連續(xù)調(diào)節(jié)，這就導(dǎo)致污水處理廠能耗量很難降下來(lái)，因此需要對(duì)水泵進(jìn)行改造，以此來(lái)達(dá)到水泵節(jié)能的效果。在對(duì)水泵改造過(guò)程中，可以利用就頻調(diào)速度技術(shù)，將其在污水提升系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)泵站設(shè)備的合理搭配，提高水泵運(yùn)行效率，并進(jìn)一步減少水泵運(yùn)行過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊。在設(shè)計(jì)污水廠水泵機(jī)組過(guò)程中，盡可能選擇同一泵型及同一型號(hào)的水泵，這樣可以為后續(xù)的維修和管理工作帶來(lái)更多便利。在實(shí)際水泵運(yùn)行過(guò)程中，需要針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的操作，盡可能減少水泵啟動(dòng)的頻率。

2.5 節(jié)約藥劑的途徑

降低城市污水處理廠對(duì)絮凝劑的消耗，是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)的重要途徑之一。就目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)生產(chǎn)污水處理廠使用藥劑的廠商有將近230家，其生產(chǎn)品種涉及100多個(gè)，且總產(chǎn)量已達(dá)20萬(wàn)噸。這就給城市污水處理廠優(yōu)化選擇絮凝劑帶來(lái)了一定難度，因?yàn)?，污水處理廠工作人員不僅要考慮其使用單價(jià)，還要考慮其藥劑使用的效果。為實(shí)現(xiàn)減量化應(yīng)用目標(biāo)，藥劑的應(yīng)用性能應(yīng)具備降低污泥含水率以及提高污泥脫水性能的作用特點(diǎn)。在污水處理廠的生產(chǎn)工藝方面，節(jié)約絮凝劑的途徑可使用能夠?qū)崿F(xiàn)生物降解的、脫水效率更高的、以及不會(huì)造成二次污染的天然高分子改性絮凝劑。就目前的市場(chǎng)環(huán)境來(lái)說(shuō)，污水處理廠，可將纖維素、淀粉、多糖類(lèi)以及蛋白質(zhì)等衍生物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的聚丙烯酰胺，來(lái)反應(yīng)制作絮凝劑。在生產(chǎn)絮凝劑的過(guò)程中，要通過(guò)精確投加藥劑，來(lái)避免出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)問(wèn)題。此外，還可采用試驗(yàn)的方法，來(lái)確定高分子絮凝劑以及混凝劑配制所需的藥液濃度以及投加量等參數(shù)，這是使絮凝劑在污水處理廠的生產(chǎn)工藝中發(fā)揮出最佳絮凝效果以及混凝效果的有效途徑。事實(shí)證明，通過(guò)減少藥劑的投入量、精確藥業(yè)投入設(shè)備的計(jì)量，能夠在很大程度上降低污水處理廠的藥耗。

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(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(guò)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)能降耗措施及相應(yīng)的獎(jiǎng)懲制度，做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)及大修計(jì)劃，減少故障率，將節(jié)能環(huán)保理念貫穿生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，促進(jìn)源頭減排和能效提升，才能為企業(yè)節(jié)能降耗創(chuàng)造更多途徑。

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