陳建昌 李占江 袁國光 河鋼邯鋼能源中心
隨著環(huán)保要求的不斷提高和節(jié)能意識的增強,對污水處理廠精準管理和成本能耗控制提出了更高的要求,需要長期對生產(chǎn)運行成本進行分析結(jié)束語與優(yōu)化控制,對系統(tǒng)持續(xù)進行改善。在污水處理廠成本構(gòu)成中,能耗指標是污水廠生產(chǎn)運行成本的重要組成部分,反映出污水廠運行效能與技術(shù)管理的先進性,其指標約占處理成本的50~70%左右,做好此項節(jié)能工作,具有十分明顯的效果和降本增效意義。
某鋼廠工業(yè)污水處理廠于2004年投建,2006年建成投產(chǎn)運行,設(shè)計處理水量72000m /d,目前實際處理水量約62000m /d,處理后產(chǎn)水優(yōu)于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級標準的A 類標準,達到GB 50050—1995《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》水質(zhì)要求,產(chǎn)水全部回用于鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)補充水。
具體處理工藝流程為:生產(chǎn)廢水凈壓力回收管網(wǎng)進入污水處理廠,先經(jīng)旋轉(zhuǎn)格柵進行雜物攔截,進入來水調(diào)節(jié)池,調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝潛水攪拌器對廢水進行攪拌防止其沉淀;廢水經(jīng)潛水電泵提升至配水池及前混凝系統(tǒng),加入石灰、混凝劑、助凝劑進行混凝聚合反應(yīng);反應(yīng)后中間水進入高密度沉淀池,通過斜管填料進行泥水分離,上部凈水經(jīng)回流渠,進入V型濾池,經(jīng)濾池過濾后流入再生水產(chǎn)水箱,由壓力泵組供給生產(chǎn)用戶。斜管填料進行泥水分離后,污泥沉淀至高密度沉淀池下部,由底部污泥泵組輸送至污泥儲池,再經(jīng)隔膜泵輸送至板框壓濾機,壓榨成泥餅裝車外運。
圖1
附表:2018年污水處理廠耗電量統(tǒng)計表
污水廠運行能耗主要為電耗、儀表用壓縮空氣消耗。通過對該污水廠2018 年運行能耗進行統(tǒng)計分析,電耗為0.159元/噸水,壓縮空氣為0.005 元/噸水,電耗占到運行能耗的97%,是能耗節(jié)能控制、成本挖潛的主要優(yōu)化目標。
目前我國目前污水處理電耗平均水平為0.26kWh/m ~0.40kWh/m ,從附表可以看出,該污水廠平均電耗約為0.318kWh/m ,尚有進一步優(yōu)化挖潛的空間。
通過對污水廠生產(chǎn)運行現(xiàn)狀綜合梳理,從三個方面對電耗使用中存在問題、節(jié)能優(yōu)化空間進行了分析:
通過對工藝、運轉(zhuǎn)設(shè)備進行檢查、核算,生產(chǎn)工藝中存在2項缺陷,導(dǎo)致設(shè)備運轉(zhuǎn)電耗增加:
(1)調(diào)節(jié)池中共安裝有潛水電泵4 臺(Q=1050m /h,H=14m,55kW),由于出口逆止閥不嚴,部分污水通過逆止閥門回流至調(diào)節(jié)池,既造成了水的浪費,又增加了水泵的電耗。
(2)部分軋鋼廠排水為壓力排水,現(xiàn)工藝為先排入進水調(diào)節(jié)池,再提升至處理系統(tǒng),造成此部分排水余壓損失,并造成了二次提升。
(1)污泥儲池攪拌器:2座污泥儲池共有攪拌器2套(電機22kWh),連續(xù)運行。根據(jù)高密度沉淀池污泥泵排泥的規(guī)律,對污泥儲池攪拌器運行時間進行調(diào)整,按照污泥儲池泥位來控制攪拌器運行時序,由連續(xù)運行改為間斷運行。
(2)污水廠加藥間設(shè)計聚合硫酸鐵儲藥池為地下式,用加藥泵加壓至前混凝系統(tǒng)加藥點,2臺加藥泵(電機0.25kWh)連續(xù)運行。通過對加藥點位置和空間進行實際測量,建議安裝高位加藥儲罐,加藥方式由壓力加藥改為自流式加藥。
(3)再生水外送泵是污水廠耗電較大的運行設(shè)備,配有5臺中開雙吸泵(Q=1000m /h,H=60m,220kW),目前外送壓力平均約為0.42MPa。通過對供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運行的壓力趨勢計算,目前外送壓力存在盈余,可以考慮適當降低外送管網(wǎng)運行壓力,進而降低外送泵運行電流,節(jié)約電耗。
(1)高密度沉淀池污泥提升泵:可調(diào)整為谷段運行。
(2)板框壓濾機隔膜泵:可調(diào)整為平段、谷段運行。
(3)V型濾池反洗時間:可調(diào)整為平段、谷段運行。
(4)污泥儲池攪拌器:可調(diào)整為平段、谷段運行。
(1)對潛水提升泵逆止閥門進行檢修,更換了密封配件,并對微阻緩閉裝置進行了清洗調(diào)整,使得逆止閥門達到開關(guān)靈活、系統(tǒng)可靠、關(guān)閉嚴密的技術(shù)要求,消除了回流水的問題。故障整改后,減開1臺潛水提升泵,按照運行電流90A核算,每月節(jié)減電量約33840kWh。
(2)對軋鋼廠約100t/h 壓力排水管道進行改造,由現(xiàn)排至廢水調(diào)節(jié)池,改為直接排至配水渠,避免了二次提升的電耗,每月節(jié)減電量約2746kWh。
(1)按照系統(tǒng)排泥時序,對污泥儲池攪拌器運行時間進行了間斷運行試驗,運營時間由每天24h核減為12h,重新修訂運行時序后每月減少電耗13464kWh。
(2)對聚合硫酸鐵加藥方式進行了改造,在前混凝池上方安裝了兩個高位儲藥罐,兩個儲藥罐一用一備,防止出現(xiàn)儲藥中斷的情況,加藥方式改為自流式加藥,停運了2 臺聚鐵加藥泵,每月減少運行電耗306kWh。
(3)通過對供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運行的壓力試驗,通過調(diào)節(jié)供水泵變頻器頻率,在滿足用戶正常供水需求的情況下,將外送壓力由0.42MPa將為0.30MPa,降低了水泵運行電流。
根據(jù)N1方程,壓力降低后,供水泵電機電流減少,電耗隨之減少,計算可得,每月可減少供水泵電耗67361kWh。
根據(jù)電網(wǎng)峰平谷電價差,對生產(chǎn)工藝中間斷運行的設(shè)備合理進行運行調(diào)整,按照“平谷段多運行,峰段(尖峰段)盡量停運”的思路,重新修訂了污水廠運行管理規(guī)程:
(1)高密度沉淀池污泥提升泵,2臺泵運行,每臺每天運行4h 左右,采取谷段運行的方式,與峰段相比,每月節(jié)約電價差額904元。
(2)板框壓濾機隔膜泵,2 臺泵運行,每臺每天運行6h 左右,采取谷段和平段運行的方式,與峰段相比,每月節(jié)約電價差額1141元。
(3)V型濾池反洗時間,所有濾池反洗時間均要求在平段、谷段進行,避免反洗泵在峰段啟動運轉(zhuǎn),2臺反洗泵,每臺每天需運行4h左右與峰段相比,每月節(jié)約電價差額904元。
(4)污泥儲池攪拌器優(yōu)化為間斷運行后,將運行時間調(diào)整為平段和谷段,進一步降低電耗費用。
以上節(jié)能優(yōu)化措施全部實施后,污水廠耗用量明顯降低,污水廠優(yōu)化改造后平均電耗約為0.265kWh/m ,與優(yōu)化改造前對比,降低了16.7%,節(jié)能降費效果十分明顯。
系統(tǒng)優(yōu)化后耗電量統(tǒng)計表
(1)河北某鋼廠污水廠節(jié)能優(yōu)化策略,按照“找短板,結(jié)合電價調(diào)工藝”的思路,對污水廠污水提升系統(tǒng)進行了設(shè)備消缺大修,對混凝系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、再生水回用系統(tǒng)進行了工藝優(yōu)化,對污水廠生產(chǎn)運行規(guī)程進行了合理修訂,已達到降能耗,減成本的目的。
(2)目前有很多污水廠投產(chǎn)年限長、設(shè)備和工藝老化、生產(chǎn)運行能耗達不到要求,在不進行大投資、改造下,降低生產(chǎn)能耗,尤其是降低電耗指標,達到節(jié)能挖潛、降低生產(chǎn)成本的目標,此廠的成功作法為面臨同類問題的鋼鐵行業(yè)污水廠積累了寶貴經(jīng)驗。