周朝偉 余漢運

摘要：隨著中國政府對能源節(jié)約和環(huán)境問題的日益重視，如何降低污水處理在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占的比例成為了大家所關(guān)心的問題。文中通過對污水處理廠的能耗使用分析，提出了從改進(jìn)污水處理廠工藝，污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用高效節(jié)能設(shè)備和中水回用等幾個方面來達(dá)到降低污水處理在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占比例的目的。

關(guān)鍵詞：降低污水處理成本；污水處理廠工藝控制；污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計；高效節(jié)能設(shè)備；中水回用

1. 前言

隨著政協(xié)十一屆五次會議及全國人大五次會議于2012年3月14日正式落下帷幕，我國水環(huán)境形勢受到了大家的關(guān)注，2012年3月5日，國務(wù)院總理溫家寶在關(guān)于政府工作的報告中指出：2012年的主要任務(wù)中，要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用，提高新能源和可再生能源比重；深入貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國策；開展節(jié)能認(rèn)證和能效標(biāo)識監(jiān)督檢查，鼓勵節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材和資源綜合利用，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。如何降低污水處理在工廠生產(chǎn)成本中所占的比例成為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)階層高度關(guān)注的問題。

2. 污水處理廠的能耗使用分析

目前我國工業(yè)企業(yè)污水產(chǎn)生量巨大,企業(yè)如何降低自備污水處理廠的運行成本,倍受企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)和企業(yè)環(huán)保管理人員的關(guān)注。根據(jù)我國學(xué)者的研究結(jié)論，我國污水處理廠能耗主要用于污水、污泥的提升，生物處理的供氧，以及污泥處理這幾個工藝過程，其中污水生物處理和污泥處理的單元過程耗能量要占污水廠直接能耗的60％以上。在不同污水處理廠的運行中，實際能耗還與污水廠規(guī)模、污水的水質(zhì)特征、處理程度、處理工藝、運行模式等因素有關(guān)[1]。由于污水處理廠的電能損耗大，成本高，尤其是近年來電價不斷上調(diào)，使污水處理廠的運營成本不斷升高，因此在污水處理廠的建設(shè)過程中應(yīng)選擇合理的處理工藝，盡可能地使用高效節(jié)能的設(shè)備及裝置，加強科學(xué)的管理，逐步實現(xiàn)污水資源化，企業(yè)才能逐步走向低能耗、高效率的發(fā)展方向。

3. 降低污水處理在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占比例的途徑與技術(shù)

降低污水處理在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占的比例可以通過改進(jìn)污水處理廠工藝、優(yōu)化污水廠結(jié)構(gòu)設(shè)計、使用高效節(jié)能設(shè)備和中水回用等幾個方向來實現(xiàn)。

3.1從污水處理廠工藝控制來考慮

污水處理的工藝方法中，物理處理法的能耗較低，其次是厭氧生物處理法，處理費用大概為前者的5～10倍，好氧生物處理法的能耗較高，處理費用大概為厭氧生物處理法的5～8倍，而物理化學(xué)處理法的能耗則是最高的。我們可以強化預(yù)處理降低除氮功能的能耗。比如說使用厭氧，缺氧，水解，AB工藝，或者是初沉池及化學(xué)沉淀。它的的去除能力是不同的。氮的去除這幾年技術(shù)的進(jìn)展非常迅速，短程反硝化可節(jié)省62.5%的能耗。

此外，我們還可以通過強化污泥處理來降低能耗，對污泥的處理，可以先采用厭氧消化處理后，再使用設(shè)備進(jìn)行脫水處理。污泥厭氧消化可以有以下幾個好處：（1）減少污泥中可降的有機(jī)物含量，使污泥的體積減少。與消化前相比，消化污泥的體積一般可減少1/3～1/2。（2）減少污泥中可分解、易腐化物質(zhì)的數(shù)量，使污泥性質(zhì)穩(wěn)定。（3）提高污泥的脫水效果：未消化的污泥呈粘性膠狀結(jié)構(gòu)，不易脫水。消化過的污泥，膠體物質(zhì)被氣化、液化或分解，使污泥中的水分與固體易分離。（4）利用產(chǎn)生的甲烷氣體：污泥在消化過程中產(chǎn)生沼氣，沼氣中有用的甲烷氣體約占2/3。消化產(chǎn)生沼氣用于沼氣鍋爐(污泥加熱)、沼氣鼓風(fēng)機(jī)(生物池曝氣供氧)或沼氣發(fā)電[2]。（5）消除惡臭：污泥在厭氧消化過程，硫化氫分離出硫分子可與鐵結(jié)合成為硫化鐵，使得消化后的污泥不再發(fā)出惡臭。（6）提高污泥的衛(wèi)生質(zhì)量：污泥中含有很多有毒物質(zhì)如細(xì)菌、病原微生物、寄生蟲卵，極不衛(wèi)生。污泥在消化過程中，產(chǎn)生的甲烷菌具有很強的抗菌作用，可殺死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥衛(wèi)生化。如果污水處理工藝中設(shè)計了厭氧UASB池則效果更好，可以免去厭氧消化池的設(shè)計以及能更好地收集沼氣來利用，從而降低企業(yè)的運行成本。

3.2從污水處理廠結(jié)構(gòu)設(shè)計來考慮

我們可以通過在高程布置上，充分利用地形，利用污水處理廠各構(gòu)筑物的高位差和盡量減少水頭損失來減少水泵的使用。在污水處理廠，如果進(jìn)水溝道和出水溝道之間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，處理廠內(nèi)就不需設(shè)置污水提升泵站。反之，就必須設(shè)置泵站[3]。處理工業(yè)廢水的污水處理廠的處理工藝復(fù)雜，廠內(nèi)建筑物、構(gòu)筑物、各種管線多，優(yōu)化總體設(shè)計，不僅能減少占地、節(jié)約造價、方便生產(chǎn)、美化環(huán)境，而且能降低污水處理的能耗。比如我們設(shè)計混合池時，我們還可以通過繞流隔板等結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)藥劑與原水充分混合，從而減少攪拌設(shè)施的使用。

3.3從使用高效節(jié)能設(shè)備方面來考慮

我們可以在污水處理廠中通過使用變頻調(diào)速泵和變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)及其他節(jié)能設(shè)備來降低電量的損耗，從而降低污水處理廠的運行成本。

曝氣池是污水處理廠耗能最大的構(gòu)筑物，其節(jié)能的關(guān)鍵在于選擇氧轉(zhuǎn)移率高的曝氣裝置。國外進(jìn)口硅橡膠管膜式微孔曝氣器長度為750mm，出氣量為8m3/(m·h)，氧利用率23%，輸氧動力效率2.5~3.5kg/(kW·h)。該曝氣器與傳統(tǒng)曝氣器相比，具有布?xì)饩鶆颉⒀趵寐矢?、動力效率高等?yōu)點；與其他材質(zhì)微孔曝器相比，具有通氣量大、充氣能力大、微孔不堵塞、使用壽命長等特點。該曝氣器的使用大大降低了能耗[4]。

風(fēng)機(jī)、水泵在污水水處理廠是經(jīng)常使用的機(jī)械。以往，風(fēng)機(jī)、水泵采用恒速交流電動機(jī)拖動，通過調(diào)節(jié)擋板或閥門開度大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調(diào)速技術(shù)，以調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法取代調(diào)節(jié)擋板或閥門，則能很好地達(dá)到節(jié)約電能的目的，利用調(diào)速使流量減少，從而使耗電量大大降低，節(jié)能達(dá)20％以上。

根據(jù)國內(nèi)的工程實際運行數(shù)據(jù)表明，使用變頻調(diào)速設(shè)備可使水泵平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20％以上，綜合節(jié)能效率可達(dá)20％～40％，與傳統(tǒng)的采用檔板、閥門調(diào)節(jié)流量相比，可節(jié)能40％～60％。對于中小型的污水處理廠，一年左右就可收回投資成本。

3.4中水回用

根據(jù)國家提出的建立資源節(jié)約型社會的要求，經(jīng)處理后的污水也是一種資源。對中水加以回用，也是企業(yè)節(jié)能降耗、減排的一種有效途徑。經(jīng)過污水處理達(dá)標(biāo)后的中水可用于廠區(qū)地板和道路的保潔、設(shè)備的保潔、冷卻水、污水處理廠藥品溶液的配制、污泥脫水設(shè)備的沖洗、洗車、景觀用水以及廁所沖洗等等，從而降低企業(yè)的工業(yè)用水成本。從另一方面來看，中水回用還大大降低了企業(yè)排污費的支出。下面舉一個例子：某工廠總排污口平均每月污水排放量為50000噸，直接排入自然水體，執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)，月排污費為50000元，該廠工業(yè)用水為4元/噸。實行中水回用后，中水回用率為80%，則月排污費降到10000元，且節(jié)省工業(yè)用水費用16萬元，這樣就相當(dāng)于為該廠節(jié)省了20萬元，環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益可觀。

4. 結(jié)語

隨著中國政府對能源節(jié)約和環(huán)境問題的日益重視，以及在物價上漲的壓力下，企業(yè)的生產(chǎn)成本不斷上升，如何實現(xiàn)節(jié)能降耗和可再生資源的循環(huán)利用成為了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)高度關(guān)注的問題。傳統(tǒng)的污水處理廠作為高投資低回報，甚至是無回報的項目必然要成為關(guān)注的重點，要降低污水處理在企業(yè)生產(chǎn)成本中所占的比例，我們就要從污水處理廠的能耗方面和中水回用方面來著手，通過改進(jìn)污水處理廠工藝，污水廠結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用高效節(jié)能設(shè)備和中水回用等幾個方向來實現(xiàn)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 污水處理廠運行的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)展[J].徐曉宇；李春光.《給水排水》2009年第12期.

[2] 某污水處理廠卵形厭氧消化池啟動實例[J].吳紅娟；劉超；齊華；郭勝.《給水排水》2010年第10期.

[3]水污染控制工程 下冊/高廷耀；顧國維主編.—2版.—北京：高等教育出版社，1999（2004重?。?

[4]城市BOT污水處理廠節(jié)能降耗研究[J].趙傳義；陳天兵；張俊明.《節(jié)能技術(shù)》2009年11月，第6期.