肖俊
摘 要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程加快,我國城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模也在增大,污水處理廠的能耗情況越來越嚴(yán)峻,一些污水處理設(shè)施由于能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高,經(jīng)常處于閑置和半停產(chǎn)狀態(tài)。若污水處理設(shè)施不能正常運(yùn)行,將造成大量污水直接排放,使環(huán)境遭到污染。因此,實(shí)行節(jié)能減排是污水處理設(shè)施順利運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要舉措。筆者針對(duì)城市污水處理廠能耗較大的部分進(jìn)行了節(jié)能方面的探討。
關(guān)鍵詞:污水處理;環(huán)保
1、城市污水處理廠的能耗分析
目前,城市污水處理廠大多采用以生物處理工藝為主體的二級(jí)或三級(jí)處理,通常包括預(yù)處理、生化處理和污泥的處理處置3部分.污水處理廠的能源消耗包括電、燃料及藥劑等方面的消耗.國內(nèi)外眾多污水廠能耗分析表明,污水提升泵、曝氣系統(tǒng)和污泥加熱設(shè)備是主要的能耗設(shè)備.對(duì)于一般的二級(jí)處理工藝而言,提升泵的耗電量占全廠用電的10%一20%,曝氣系統(tǒng)占50%一70%,污泥處置(消化、脫水)占10%一25%,三者的能耗總和占直接能耗的70%以上.因此污水處理廠的節(jié)能重點(diǎn)在于提高提升泵、曝氣系統(tǒng)和污泥處理的用電效率,減少能耗。
2.城市污水處理廠節(jié)能設(shè)計(jì)的重要性
能源是人們保證生活的基礎(chǔ),有了能源,人們才可以有衣食住行,生活中的每一件事都離不開能源。而環(huán)境則是人們維持生活的必須元素。能源和環(huán)境是密切相關(guān)的,有了節(jié)能,才可以保護(hù)環(huán)境,生產(chǎn)工人算過一筆賬:節(jié)約一度電相當(dāng)于節(jié)約0.4k標(biāo)煤,4L凈水,減少0.272kg碳粉塵,0.03kg二氧化碳,0.997kg二氧化硫,0.015kg氮氧化物的排放。我國13億人口,平均每人每天節(jié)約一度電,一年下來可以節(jié)約2億多噸原煤,削減煤炭燃燒對(duì)空氣污染的總量的10%以上。城市的可持續(xù)發(fā)展始終與能源的保障息息相關(guān),錢易院士比較早地提出了清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的問題,這里面主要提到了概念的問題,其中在不同的場(chǎng)合提到了國外的可持續(xù)發(fā)展的污水處理模式,還介紹了可持續(xù)生物除磷脫氮工藝。
3、節(jié)能降耗措施
關(guān)于污水處理廠節(jié)能降耗的措施很多,主要可以從優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)及管路設(shè)計(jì),設(shè)備選型,加強(qiáng)日常運(yùn)行管理等方面入手。
3.1靠優(yōu)化設(shè)計(jì)創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型污水處理廠
3.1.1污水處理廠工藝的選擇
污水處理工藝的選擇是污水處理廠設(shè)計(jì)的核心,也是決定污水處理廠能耗高低的關(guān)鍵因素。對(duì)于城市污水處理廠,因?yàn)閺U水可生化性通常比較好,基于運(yùn)行費(fèi)用的考慮,基本上采用生物處理工藝。針對(duì)不同的進(jìn)水水質(zhì)和處理程度要求,以及處理廠可用地的限制,除了傳統(tǒng)的曝氣池工藝外,可供選擇的工藝很多。如氧化溝工藝:設(shè)備簡單、易管理,無需二沉池,20世紀(jì)90年代中后期比較流行,但曝氣設(shè)備能耗較傳統(tǒng)曝氣池工藝高;SBR工藝:節(jié)省占地,自控程度高,易于模塊式擴(kuò)建,但設(shè)備閑置率高;隨著污水回用要求的提出,MBR工藝逐漸得到推廣,出水水質(zhì)優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),但設(shè)備維護(hù)費(fèi)用及能耗較高。在老污水處理廠的升級(jí)改造中,懸浮填料工藝也常有應(yīng)用。不同的處理工藝對(duì)污水處理廠的運(yùn)行與節(jié)能尤為關(guān)鍵。
3.1.2總圖設(shè)計(jì)
污水處理廠進(jìn)水管高程和最終尾水排放水體的水位通常是由規(guī)劃給定的,在污水處理廠設(shè)計(jì)過程中不能更改。為降低無事會(huì)會(huì)提升高程,應(yīng)在進(jìn)行水力高程設(shè)計(jì)時(shí),考慮盡量將污水處理構(gòu)筑物布置在地勢(shì)較低和臨近排放水體處,設(shè)計(jì)時(shí)以排放點(diǎn)水位高程為基準(zhǔn),最終排放構(gòu)筑物內(nèi)的水面高程只要能滿足排放需要即可。同時(shí)應(yīng)設(shè)法減少工藝管線內(nèi)的水頭損失。總圖布置應(yīng)緊湊、順暢,盡量縮短管道輸送長度,減少管道的轉(zhuǎn)折、迂回。構(gòu)筑物間盡量采用渠道連接。同時(shí)盡量減少跌水。在進(jìn)行水頭損失計(jì)算時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇合理的安全余量。
城市污水處理廠的日處理規(guī)?;径荚谌fm3/d以上,如果能減少1m提升高度,每天可以節(jié)電幾萬kW·h,是相當(dāng)可觀的。
3.2靠選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型污水處理廠
污水處理廠的主要耗能設(shè)備是污水提升泵、污泥加熱沒備和曝氣系統(tǒng)。三者用電量相加,高達(dá)總用電量的70%以上。所以,對(duì)污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗,重點(diǎn)在于降低污水提升泵、污泥處理設(shè)備以及曝氣系統(tǒng)的用電率,借此實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。
3.2.1污水提升泵的組成設(shè)施包括首次提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、內(nèi)回流泵和出水提升泵。水泵的有效功率為N=-RQH,當(dāng)R,Q一定時(shí),N和H成正比,由此看出,降低水泵的揚(yáng)程可以節(jié)能降耗。具體通過降低水泵揚(yáng)程進(jìn)行節(jié)能降耗的辦法有:(1)根據(jù)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模的工程量明確提水泵的類型和數(shù)量,而且質(zhì)量上要選擇流量和揚(yáng)程都要達(dá)到安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的。(2)科學(xué)設(shè)置液位控制。由于提水泵的耗電量與其揚(yáng)程是成正比的,也就是說,揚(yáng)程高,耗電量也大。因此科學(xué)合理地設(shè)置液位,盡可能利用高水位,就能減揚(yáng)程,實(shí)現(xiàn)泵站節(jié)能。
3.2.2在出水處理的設(shè)備中,曝氣池是廠區(qū)內(nèi)最大的耗能物,要在此環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,關(guān)鍵要選用氧轉(zhuǎn)移率相對(duì)較高的曝氣裝置。進(jìn)口的硅橡膠管膜式微孔曝氣器長度為750mm,出氣量為8m'/~m.h),氧利用率為23%,輸氧動(dòng)力效率2.5=3.5kg/(kWh)。與傳統(tǒng)曝氣器比較,這種新型的曝氣器具備氧利用率高、布?xì)饩鶆?、?dòng)力效率高以及壽命長等優(yōu)勢(shì),能夠極大地降低了耗。
3.2.3傳統(tǒng)的多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)效率大概在60%,而進(jìn)口的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)效率大都在80%以上,由此看來,選用進(jìn)口單級(jí)的高速離心鼓風(fēng)機(jī)要比傳統(tǒng)的多級(jí)低速離心鼓風(fēng)機(jī)更節(jié)能。而且進(jìn)口的單級(jí)高速離心鼓風(fēng)機(jī)可以根據(jù)好氧池中混合液溶解氧濃度的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)日導(dǎo)向葉片角度,從而改變出風(fēng)量的大小,利于節(jié)能。
3.3靠加強(qiáng)運(yùn)行管理創(chuàng)建節(jié)能環(huán)保型污水處理廠
(1)節(jié)能降耗分析。通過分析城市污水處理廠各個(gè)處理階段的能耗情況,明確不同處理單元對(duì)能量的需求,確定與污水處理廠能耗密切相關(guān)的控制節(jié)點(diǎn),分析各控制環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗潛力。(2)建立統(tǒng)一能耗評(píng)估指標(biāo)。建立具有明確的邊界界定、統(tǒng)一能耗審計(jì)和評(píng)估的指標(biāo),建立基于不同污水處理工藝、不同工程規(guī)模等條件下的污水處理系統(tǒng)能耗評(píng)價(jià)指標(biāo),反映各部分的能耗水平,便于進(jìn)行工藝間的橫向比較,建立污水處理廠不同單元的能耗評(píng)估指標(biāo)。(3)建立節(jié)能降耗目標(biāo)。深入的能耗分析、節(jié)能潛力的識(shí)別以及能耗管理水平的提升,實(shí)現(xiàn)對(duì)污水廠運(yùn)行的精確控制,完成節(jié)能降耗的目標(biāo)。
4、總結(jié)
污水廠的節(jié)能減排是一項(xiàng)綜合性工作,涉及到材料、工藝、設(shè)備、管理、電氣、自動(dòng)化控制等諸多環(huán)節(jié)。因此,污水廠的節(jié)能技術(shù)應(yīng)從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理等個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)人手,處處樹立節(jié)能意識(shí),不斷開發(fā)研究節(jié)能新工藝;設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí),提高自身水平;污水廠要建立能耗績效的管理評(píng)價(jià)體系,在實(shí)踐中總結(jié)節(jié)能經(jīng)驗(yàn),同時(shí)借鑒國外先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn),提高污水處理廠的運(yùn)行管理水平,使污水處理技術(shù)由高能耗向低能、高效的方向發(fā)展。
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