劉義忠

【摘 要】本文從工程設(shè)計(jì)、設(shè)備選擇以及運(yùn)行管理等方面分析討論了城市污水處理廠的耗能及節(jié)能問(wèn)題，并結(jié)合污水處理廠的工藝特點(diǎn)和耗能的實(shí)際情況，對(duì)污水處理工程中節(jié)能問(wèn)題進(jìn)行了探討，以期能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理工程的更節(jié)能、環(huán)保。

【關(guān)鍵詞】污水處理；工程；節(jié)能

一、污水處理的工藝

隨著人們節(jié)能環(huán)保認(rèn)識(shí)的不斷提高，污水處理工藝的選擇，除了根據(jù)污水水質(zhì)和水量、排放標(biāo)準(zhǔn)、工程投資等來(lái)確定以外，尚需從節(jié)能角度選擇合理的工藝。污水處理的工藝方法中，常用的是物理處理和物理化學(xué)處理方式，其中物理處理能耗較低；物理化學(xué)處理法則能耗最高。

（一）厭氧生物處理技術(shù)

要達(dá)到節(jié)能效果，必然采取不同的處理方法，而物理處理法能耗最低，但這種方法一般都是作為預(yù)處理或一級(jí)處理，用以去除漂浮物，可沉淀或上浮的懸浮物，對(duì)于絕大多數(shù)污水處理廠不可能經(jīng)物理處理達(dá)標(biāo)排放。厭氧生物處理具有能耗低，外加營(yíng)養(yǎng)少，產(chǎn)泥量少，污泥穩(wěn)定化程度高等優(yōu)點(diǎn)，并且可以把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷，作為一種清潔燃料。污水處理廠應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮厭氧生物處理的作用，對(duì)于可生物處理的工業(yè)廢水，只要有機(jī)污染物的組成和濃度合適，宜采用厭氧生物處理，可以避免采用好氧生物處理帶來(lái)的高能耗。

（二）好氧生物處理技術(shù)

好氧生物處理技術(shù)也要根據(jù)污水處理廠的規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)而定，比如，當(dāng)出水要求脫氮、除磷時(shí)，中小型污水處理廠宜采用氧化溝工藝，而大型污水處理廠卻適合采用傳統(tǒng)活性污泥法。一般而言，好氧生物處理工藝中，延時(shí)曝氣活性污泥法能耗高于傳統(tǒng)活性污泥法，后者與生物接觸氧化的能耗接近，它們的能耗均高于生物轉(zhuǎn)盤(pán)或純氧曝氣，能耗最低的當(dāng)屬生物濾池。生物膜法是兼性生物處理過(guò)程，有機(jī)污染物的部分降解是在厭氧條件下完成的，降低了生物代謝所需要的氧量。

二、設(shè)計(jì)優(yōu)化處理系統(tǒng)

污水處理廠的處理工藝遠(yuǎn)比其他復(fù)雜冗繁的多，特別是對(duì)難處理的工業(yè)廢水，廠內(nèi)建筑物多、構(gòu)筑物多、管道多，做好總體設(shè)計(jì)不僅能減少占地、節(jié)省投資、方便生產(chǎn)、美化環(huán)境，而且能降低污水處理的能耗。處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)可考慮以下因素：在條件許可時(shí)，污水應(yīng)一次提升，利用重力自流經(jīng)過(guò)處理構(gòu)筑物，以避免多次重復(fù)提升，節(jié)省能耗。合理設(shè)計(jì)構(gòu)筑物的進(jìn)水、出水形式和管道之間的連接形式，減少污水處理流程的水頭損失。構(gòu)筑物和管線的布置應(yīng)力求緊湊、簡(jiǎn)潔，避免不必要的拐彎和長(zhǎng)距離輸送。這樣往往可以有效地降低污水處理廠提升揚(yáng)程，大大降低直接能耗。充分考慮構(gòu)筑物的特征和構(gòu)筑物之間的相互關(guān)系，合理集中布置某些構(gòu)筑物，如污泥濃縮池與調(diào)節(jié)池或初沉池集中。條件許可時(shí)，將某些處理單元合建，如中和反應(yīng)池與沉淀池，反應(yīng)池與氣浮池或?yàn)V池，調(diào)節(jié)池與濃縮池，格柵與沉砂池，多功能配水井與泵房等，以降低土建工程量。減少間接能耗的同時(shí)，亦能減少水力輸送環(huán)節(jié)，降低直接能耗。

三、選用高能效的設(shè)備與裝置

（一）污水提升泵

污水提升泵站是污水處理廠能源消耗大戶(hù)之一，泵站的節(jié)能對(duì)降低污水廠的能耗具有重要意義。污水泵站降低能耗的關(guān)鍵在于控制方式，只有實(shí)行提升過(guò)程的最優(yōu)控制，才能達(dá)到節(jié)能的目的。方法有多臺(tái)水泵對(duì)位控制、變速控制、多機(jī)組自動(dòng)流量級(jí)配編組。多臺(tái)水泵對(duì)位控制就是在吸水池水位發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)事先確定的水位等級(jí)，控制對(duì)應(yīng)水泵機(jī)組的自動(dòng)開(kāi)停，以適應(yīng)泵站來(lái)水量的變化。水泵變速控制是水泵節(jié)能的有效方法，但對(duì)于污水泵站，由于水泵揚(yáng)程的變化主要取決于吸水池中水位的變化。多臺(tái)定速水泵流量級(jí)配編組控制，就是根據(jù)泵站的實(shí)際來(lái)水量，將泵站中的幾臺(tái)水泵組成幾種流量級(jí)配，使泵站的出水量比較接近實(shí)際的來(lái)水量。這樣就可以保證吸水池中的水位較長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定在高水位上，從而使水泵的工作揚(yáng)程減小，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

（二）曝氣系統(tǒng)

污水處理中能耗最大的工序是曝氣系統(tǒng)，但是曝氣過(guò)程是活性污泥法的中心環(huán)節(jié)，如果僅從降低能耗的角度考慮，表面曝氣的性能要優(yōu)于穿孔管曝氣，微孔擴(kuò)散器效率高于中氣泡、大氣泡擴(kuò)散器，亦優(yōu)于表面曝氣機(jī)。但是表面曝氣機(jī)械不需要修建鼓風(fēng)機(jī)房，不需設(shè)置大量布?xì)夤艿篮推貧馄鳎虼伺c微孔擴(kuò)散器相比，表面曝氣雖然直接能耗和間接能耗低，但氧的利用率低，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮采用。大中氣泡曝氣器氧的轉(zhuǎn)移率較低，微孔曝氣器氧的轉(zhuǎn)移效率較高，故目前采用微孔曝氣器較多。另一個(gè)節(jié)能的重要措施是對(duì)曝氣池供氧系統(tǒng)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)曝氣池中的溶解氧濃度由現(xiàn)場(chǎng)PCL自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量可節(jié)省氣量10%。鼓風(fēng)機(jī)選用時(shí)，小氣量、高風(fēng)壓的污水處理廠選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，大風(fēng)量低風(fēng)壓的污水處理廠選用離心式鼓風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)宜采用變頻調(diào)速技術(shù)，根據(jù)曝氣池溶解氧情況調(diào)節(jié)供風(fēng)量，以節(jié)能降耗。

（三）污泥脫水設(shè)備

目前普遍采用的脫水機(jī)械為板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)，也有采用干化床對(duì)污泥進(jìn)行自然干化。板框壓濾機(jī)較帶式壓濾機(jī)不易發(fā)生堵塞，但是帶式壓濾機(jī)能耗相對(duì)較少?，F(xiàn)在又開(kāi)發(fā)了兩種脫水機(jī)械：帶式濃縮脫水一體機(jī)和臥螺沉降離心脫水機(jī)。帶式濃縮脫水一體機(jī)可直接進(jìn)行濃縮和脫水，省掉污泥濃縮池及攪拌設(shè)備，節(jié)約占地面積，同時(shí)水耗量小，能耗低；臥螺沉降離心脫水機(jī)同樣占地少，同時(shí)采用封閉式系統(tǒng)，作業(yè)環(huán)境好，設(shè)備磨損率低，運(yùn)行費(fèi)用低。雖然這兩種機(jī)械總的成本較低，但是與前面的板框式和帶式壓濾機(jī)比，前期投資適合污泥量大的污水處理廠。

四、污水處理系統(tǒng)資源利用

經(jīng)處理后的污水是一種資源，同時(shí)污水處理中的副產(chǎn)品（主要是沼氣和污泥）也有一定利用價(jià)值，對(duì)這些資源加以利用，也是污水處理廠節(jié)能降耗的有效途徑。

（一）污水的循環(huán)利用

處理后的污水一般可用于農(nóng)田灌溉，經(jīng)深度處理后，可作為市政或生活雜用水，亦可作為工業(yè)生產(chǎn)中循環(huán)冷卻水?，F(xiàn)在，很多國(guó)家已經(jīng)提倡采用此種方法來(lái)解決水危機(jī)，而且污水回用的成本在一定程度上小于給水和引水工程，但是它的大規(guī)模采用不在技術(shù)上，而是必須解決一個(gè)社會(huì)系統(tǒng)工程的問(wèn)題。

（二）厭氧沼氣的利用

沼氣是污泥厭氧消化時(shí)產(chǎn)生的消化氣，將沼氣用于發(fā)電可回收大量電能，同時(shí)還可以利用沼氣發(fā)電機(jī)的冷卻水和廢氣的熱量，給消化池加溫或生產(chǎn)熱水。

（三）污泥的綜合利用

污水處理廠的污泥，尤其是生物污泥如果不含超標(biāo)的重金屬和其它有害物質(zhì)，就應(yīng)該將污泥加以綜合利用。因?yàn)槲勰嘀泻胸S富的有機(jī)質(zhì)和各種元素成分，所以是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，非常適合于花卉、苗圃及城市綠化。

五、結(jié)束語(yǔ)

污水處理廠運(yùn)行成本過(guò)高的主要原因是設(shè)計(jì)不當(dāng)造成運(yùn)行中能耗較高。污水處理廠設(shè)計(jì)中應(yīng)該采取的幾個(gè)節(jié)能措施為：確定合理的處理工藝，在設(shè)計(jì)中優(yōu)化處理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，選用高能效的設(shè)備，處理系統(tǒng)資源化利用，在設(shè)計(jì)工作中多方面考慮，優(yōu)化污水處理效果和效率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊敏，張建強(qiáng)，李亞瀾.污水處理工程中節(jié)能問(wèn)題的探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31（2）：23-25

[2]李亞峰，馬學(xué)文.淺談城市污水處理廠的節(jié)能[J].節(jié)能，1998（1）：35-37

[3]武毅冰，盧鳳娟.污水處理工程中節(jié)能問(wèn)題的探討[J].科技視界，2015（8）：271-271.