城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析

【摘要】近年來，我國污水處理行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，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(jìn)入了從點(diǎn)到
面的階段，很多省份已經(jīng)率先實(shí)現(xiàn)了縣縣建成污水處理廠。這種
大規(guī)模的污水處理項(xiàng)目的運(yùn)營，將為節(jié)能降耗技術(shù)的發(fā)展帶來機(jī)
遇和挑戰(zhàn)。
【關(guān)鍵詞】污水處理；節(jié)能降耗；循環(huán)利用
1 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(shí)際能耗數(shù)據(jù)也有較大
差別。城市污水處理運(yùn)營能耗主要包括電能、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(jìn)，污泥的處理處置，附屬
建筑用電和廠區(qū)照明等方面。其中曝氣能耗最大，約占到整個(gè)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(duì)全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運(yùn)行能耗評(píng)估，并有針
對(duì)性地開展節(jié)能降耗優(yōu)化改造，將成為今后一個(gè)重要的研究方向。
2 污水處理廠的能耗問題分析
污水處理廠采用的污水處理工藝相對(duì)比較復(fù)雜，其中涉及的
環(huán)節(jié)較多，這在一定程度上增大了整體能耗。大體上可將污水處
理廠的能耗分為兩個(gè)部分：即直接能耗和間接能耗，歸屬于直接
能耗的污水處理環(huán)節(jié)包括鼓風(fēng)、曝氣電機(jī)的電能損耗、污水污泥
提升設(shè)備的電能損耗、污泥回流的電能損耗、脫水與攪拌的電能
損耗、污泥消化的熱能損耗、廠用照明設(shè)施的電能損耗等等；相
關(guān)耗材生產(chǎn)加工中所需的能量為間接損耗，如生產(chǎn)絮凝劑、鋁鹽
過程中的能耗等。
在污水處理廠中，直接能耗的主要來源包括電力、燃煤和天
燃?xì)猓�只要污水處理廠開始運(yùn)行污水處理工藝，這部分能耗便會(huì)
隨之產(chǎn)生，它從客觀的角度反映了污水處理工藝的能量消耗情況，
其中以電能和熱量消耗這兩部分為主。由于污水處理工藝中的電
氣設(shè)備較多，從而使得電耗成為占比較高的部分。熱能的消耗集
中在污泥加熱和廠區(qū)供熱等方面，因涉及的環(huán)節(jié)較少，從而使其
占比也比較低。在我國，有很多污水處理廠興建之初，受當(dāng)時(shí)技
術(shù)條件的限制，選用了大量高能耗的設(shè)備，雖然有的處理廠也對(duì)
污水處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)和完善，但仍然有很大一部分污水處理
廠沿用著傳統(tǒng)的處理工藝和技術(shù)措施，由此不但造成能源和資源
的浪費(fèi)，而且也不利于污水處理廠的發(fā)展。為此，應(yīng)當(dāng)采取合理
可行的節(jié)能控制與優(yōu)化方式，加強(qiáng)污水處理廠的節(jié)能控制。
3 污水處理廠的節(jié)能控制與優(yōu)化方式
3.1 污水提升系統(tǒng)的節(jié)能控制與優(yōu)化
3.1.1 泵的節(jié)能選型
為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，污水處理廠在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)選用
一定數(shù)量的變頻調(diào)速水泵，對(duì)于已經(jīng)投產(chǎn)的污水處理廠，則可運(yùn)
用組合優(yōu)化技術(shù)，將普通水泵與變頻調(diào)速水泵搭配使用，這樣可
以在水量發(fā)生變化時(shí)達(dá)到節(jié)能的目的。
3.1.2 優(yōu)化高程設(shè)計(jì)
在影響污水提升系統(tǒng)能耗的諸多因素中，處理廠的高程是關(guān)
鍵因素，導(dǎo)致這一問題的原因是高程設(shè)計(jì)時(shí)的估算值過大，致使
構(gòu)筑物之間存在嚴(yán)重的跌水，為此可對(duì)污水處理廠的高程設(shè)計(jì)進(jìn)
行優(yōu)化，借此來降低水泵的揚(yáng)程。在進(jìn)行高程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可
能做到一次性提升，以免多次提升造成能耗過大，同時(shí)，可將水
處理構(gòu)筑物中的固定堰改造成可調(diào)堰，這樣能夠使污水落差大幅
度降低。
3.2 曝氣系統(tǒng)的節(jié)能措施
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，就須將曝氣
設(shè)備的節(jié)能降耗工作落實(shí)到位。通過對(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
面來實(shí)現(xiàn)曝氣設(shè)備的節(jié)能降耗：第一，可通過應(yīng)用變頻器來使交
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，通過選用溶解氧自動(dòng)控制系統(tǒng)來對(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，可通過改善曝氣
系統(tǒng)，再借助精準(zhǔn)的把控辦法來使曝氣設(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%的比例來設(shè)置曝氣，如此
一來，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。
3.3 污泥處理系統(tǒng)的節(jié)能措施
現(xiàn)階段我國的污泥處理要想減少污泥脫水系統(tǒng)的能耗，不僅
要選擇高效絮凝劑，還要科學(xué)的調(diào)整各個(gè)環(huán)節(jié)的關(guān)系，降低電耗
和用水量，提高壓濾機(jī)的效率。在污泥處理過程中，可以采取以
下兩種措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。其一，選擇高效低能耗設(shè)備。隨著
科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，目前開發(fā)了帶式濃縮脫水一體機(jī)和
臥螺沉降離心脫水機(jī)，這兩種設(shè)備占地面積少，自來水耗量小，
能耗較低，運(yùn)行條件好，設(shè)備磨損率低，運(yùn)行費(fèi)用低，得到了廣
泛的應(yīng)用。其二，厭氧沼氣的利用。污水的厭氧處理可產(chǎn)生甲烷
沼氣，將沼氣送至鍋爐房或者居民住宅燃燒，可用于消化池加溫、
污水廠取暖等。另一方面，沼氣還可以用于發(fā)電，一般大中型城
市污水二級(jí)處理廠的沼氣發(fā)電量可大大補(bǔ)償全廠用電量，降低了
污水廠電能消耗及運(yùn)行費(fèi)用。
3.4 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。因?yàn)榍?br /> 面有討論過曝氣系統(tǒng)，故此處著重討論污水預(yù)處理過程的能源損
耗。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。
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(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)營的各個(gè)環(huán)節(jié)，積極采用新技術(shù)、新工藝和新標(biāo)
準(zhǔn)，推動(dòng)企業(yè)清潔生產(chǎn)，促進(jìn)源頭減排和能效提升，發(fā)展循環(huán)經(jīng)
濟(jì)，節(jié)約成本，才能為企業(yè)節(jié)能降耗創(chuàng)造更多途徑。
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