城市污水處理廠節能降耗途徑分析

【摘要】近年來，我國污水處理行業發展突飛猛進，整體發
展處于快速成長期。我國城鎮污水處理廠的發展也進入了從點到
面的階段，很多省份已經率先實現了縣縣建成污水處理廠。這種
大規模的污水處理項目的運營，將為節能降耗技術的發展帶來機
遇和挑戰。
【關鍵詞】污水處理；節能降耗；循環利用
1 污水處理廠能耗情況
污水廠根據使用的處理工藝不同，其實際能耗數據也有較大
差別。城市污水處理運營能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個
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，污泥的處理處置，附屬
建筑用電和廠區照明等方面。其中曝氣能耗最大，約占到整個污
水處理廠能耗的 50％左右，根據我國城市污水處理現狀，開展針
對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運行能耗評估，并有針
對性地開展節能降耗優化改造，將成為今后一個重要的研究方向。
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比較復雜，其中涉及的
環節較多，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
能耗的污水處理環節包括鼓風、曝氣電機的電能損耗、污水污泥
提升設備的電能損耗、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、廠用照明設施的電能損耗等等；相
關耗材生產加工中所需的能量為間接損耗，如生產絮凝劑、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
燃氣，只要污水處理廠開始運行污水處理工藝，這部分能耗便會
隨之產生，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供熱等方面，因涉及的環節較少，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，受當時技
術條件的限制，選用了大量高能耗的設備，雖然有的處理廠也對
污水處理工藝進行了改進和完善，但仍然有很大一部分污水處理
廠沿用著傳統的處理工藝和技術措施，由此不但造成能源和資源
的浪費，而且也不利于污水處理廠的發展。為此，應當采取合理
可行的節能控制與優化方式，加強污水處理廠的節能控制。
3 污水處理廠的節能控制與優化方式
3.1 污水提升系統的節能控制與優化
3.1.1 泵的節能選型
為實現節能降耗的目標，污水處理廠在設計過程中應當選用
一定數量的變頻調速水泵，對于已經投產的污水處理廠，則可運
用組合優化技術，將普通水泵與變頻調速水泵搭配使用，這樣可
以在水量發生變化時達到節能的目的。
3.1.2 優化高程設計
在影響污水提升系統能耗的諸多因素中，處理廠的高程是關
鍵因素，導致這一問題的原因是高程設計時的估算值過大，致使
構筑物之間存在嚴重的跌水，為此可對污水處理廠的高程設計進
行優化，借此來降低水泵的揚程。在進行高程設計時，應當盡可
能做到一次性提升，以免多次提升造成能耗過大，同時，可將水
處理構筑物中的固定堰改造成可調堰，這樣能夠使污水落差大幅
度降低。
3.2 曝氣系統的節能措施
城市污水處理廠中能源損耗較多一種設備就是曝氣機，因此，
若想使城市污水處理廠的能源損耗實現有效的減少，就須將曝氣
設備的節能降耗工作落實到位。通過對某市污水處理廠的調查發
現，該污水處理廠大約 50%的能源損耗都是源自曝氣設備。按照目
前的工作標準要求，再根據以往的實踐，筆者認為可從如下三方
面來實現曝氣設備的節能降耗：第一，可通過應用變頻器來使交
流電機的轉速方式實現有效的優化，從而有效的把控風機的具體
流量，進而使風機達到節能降耗的目的；第二，可從內部著手，
對溶解氧自動控制系統加以選取與應用，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控制系統來對
溶解氧濃度實施科學、恰當的控制，可以使人工操作的誤差實現
有效的降低，從而達到節能降耗的目的；第三，可通過改善曝氣
系統，再借助精準的把控辦法來使曝氣設施實現節能降耗的目的。
譬如，可以依據有關部門的幫助，再結合污水處理廠的實際經濟
狀況，制定漸減式的曝氣設計預案。在第 1 環節、第 2 環節以及
第 3 環節中分別按照 35%、30%以及 25%的比例來設置曝氣，如此
一來，不僅可以使曝氣設備的工作效果實現逐步提升，同時還能
使曝氣設備達到節能降耗的目的。
3.3 污泥處理系統的節能措施
現階段我國的污泥處理要想減少污泥脫水系統的能耗，不僅
要選擇高效絮凝劑，還要科學的調整各個環節的關系，降低電耗
和用水量，提高壓濾機的效率。在污泥處理過程中，可以采取以
下兩種措施實現節能的目標。其一，選擇高效低能耗設備。隨著
科學技術的不斷進步和發展，目前開發了帶式濃縮脫水一體機和
臥螺沉降離心脫水機，這兩種設備占地面積少，自來水耗量小，
能耗較低，運行條件好，設備磨損率低，運行費用低，得到了廣
泛的應用。其二，厭氧沼氣的利用。污水的厭氧處理可產生甲烷
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，沼氣還可以用于發電，一般大中型城
市污水二級處理廠的沼氣發電量可大大補償全廠用電量，降低了
污水廠電能消耗及運行費用。
3.4 污水處理環節的節能降耗途徑
污水處理過程的能源損耗主要體現在污水的生化處理及污水
預處理環節，其中，污水生化處理環節的能源損耗主要產生于曝
氣系統，而污水的預處理環節主要可分為沉砂池及格柵。因為前
面有討論過曝氣系統，故此處著重討論污水預處理過程的能源損
耗。首先，曝氣沉砂池極易因曝氣設施的應用而出現較大的能源
損耗，所以，通常應當采取旋流式及平流式的方式來設計沉砂池，
以達到節能降耗的目的；其次，必須將設置格柵落實到位，盡管
整個格柵在處理污水的過程中沒有較大的節能作用，可是，其卻
可以有效的降低后期其他設備的能源損耗，所以，必須針格柵的
設置落實到位。通常情況下，可以在泵房集水井、污水渠道的進
口位置或者污水處理廠的前段位置設置格柵，以此來截留較大的
漂浮物，避免出現堵塞現象，進而確保污水設備的正常運作。
4 結論
污水處理廠的節能降耗涉及方方面面，真正做到節能降耗需
要從設計初期工藝選擇、設備選型、污泥處理及處置方式等多方
面考慮，為節能降耗源頭奠定硬件基礎，運行過程中根據本廠水
量、水質等實際情況，制定可行的節能降耗措施及相應的獎懲制
度，做好設備的維護保養及大修計劃，減少故障率，將節能環保
理念貫穿生產經營的各個環節，積極采用新技術、新工藝和新標
準，推動企業清潔生產，促進源頭減排和能效提升，發展循環經
濟，節約成本，才能為企業節能降耗創造更多途徑。
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