武云鵬

摘 要： 污水處理對(duì)城市環(huán)境建設(shè)具有重要意義，污水處理是能耗性非常高的行業(yè)，其電能耗量約占全社會(huì)用電量能耗的0.3%，因此在污水處理廠采取節(jié)能降耗措施是非常重要的。隨著城市發(fā)展，對(duì)污水處理的出水標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，我們要在污水處理的全過(guò)程把控能耗量，對(duì)于能耗高的重點(diǎn)處理環(huán)節(jié)采取有力措施，并加強(qiáng)對(duì)污水處理的能耗管理，從技術(shù)上和管理層面最大程度的節(jié)能降耗，推動(dòng)污水廠的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 污水處理廠；節(jié)能；降耗

1.我國(guó)污水處理現(xiàn)狀

污水處理是我們保障生活環(huán)境衛(wèi)生、減少污染的必要措施，通過(guò)對(duì)污水處理，能夠有效去除污水中的氮、磷、有機(jī)物、病菌等有害物質(zhì)，保障我們的水體、土地生態(tài)環(huán)境安全。自2006年起，我國(guó)污水處理廠數(shù)量直線增長(zhǎng)，2009年至2015年期間，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量由1878 座增至3542 座，至2016年末我國(guó)城市、縣城累計(jì)污水處理廠數(shù)量為3552座，其中城市2039座，縣城1513座，城市污水日處理能力14910萬(wàn)m3/d，縣城污水日處理能力3036萬(wàn)m3/d。污水處理廠的廣泛建設(shè)已覆蓋大部分城鎮(zhèn)生活圈，未來(lái)污水處理廠的建設(shè)或放緩，但是污水處理量仍會(huì)不斷增長(zhǎng)。隨著污水處理標(biāo)準(zhǔn)的提升，我們對(duì)污水處理工藝也在不斷改進(jìn)創(chuàng)新，但是污水處理的過(guò)程是一個(gè)高能耗的過(guò)程，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)污水處理平均能耗為0.29kWh/m3，國(guó)家能源局2014年發(fā)布的社會(huì)總用電量為55233億kWh，通過(guò)核算，污水處理行業(yè)用電量占到了社會(huì)總用電量的0.3%，能源危機(jī)以及保護(hù)水環(huán)境要求的提高，時(shí)刻提醒著我們要節(jié)能降耗，在污水處理過(guò)程中如何采取有效策略降低能耗是我們要不斷研究的課題。

2.污水處理廠主要能耗分布

污水處理廠的直接能耗主要來(lái)源于電能耗，占總能耗量的60%～90%，其他間接能耗來(lái)自于燃料、藥劑等。當(dāng)前我國(guó)大約有82%以上的污水處理廠的電能耗水平高于0.44kKh·m-3，而美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的污水處理電能耗量在21世紀(jì)初時(shí)已控制在0.20kKh·m-3～0.32kKh·m-3左右，可見(jiàn)我們與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距還很大。在直接的污水處理電能耗中，污水提升能耗占10%～20%，曝氣供氧能耗占50%～70%，污泥處理能耗占10%～25%，這三部分的電能耗是主要輸出，污水處理節(jié)能降耗措施也主要圍繞這三點(diǎn)展開(kāi)。

3.污水處理廠的節(jié)能環(huán)節(jié)與措施

3.1水泵節(jié)能

污水處理廠的進(jìn)水部位一般都處于管網(wǎng)系統(tǒng)的末端并且高程較低，因此就需要用提升泵將污水提升至處理系統(tǒng)中，這個(gè)過(guò)程的能耗較高，是節(jié)能的重點(diǎn)之一。當(dāng)前造成我國(guó)污水處理泵能耗高的主要因素有：電機(jī)功率、水泵揚(yáng)程和功率、水量波動(dòng)、水泵控制管理等。提升泵的節(jié)能降耗措施主要從以下幾點(diǎn)入手：在設(shè)計(jì)階段要做好污水廠現(xiàn)有管網(wǎng)系統(tǒng)和污水處理流程的全設(shè)施的調(diào)研工作，盡量降低需要提升的污水與處理設(shè)施之間的高程差；根據(jù)污水流量、污水提升量以及變化特征，選擇合適的水泵、水泵組合方式，讓水泵運(yùn)行在高效率區(qū)間，提高運(yùn)行效率；根據(jù)污水揚(yáng)程、污水處理量、水頭損失、泵的功率等綜合考量，選擇搭配合適的泵組合方式，做好變頻水泵與固定功率水泵之間的調(diào)控，當(dāng)水流出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，適應(yīng)水流變化，避免頻繁開(kāi)啟水泵而降低水泵的使用壽命，另外要選擇與水泵匹配的電機(jī)，注重電機(jī)的高效運(yùn)行；注重管道設(shè)計(jì)與布置，保障整體結(jié)構(gòu)緊湊，連接管路短而直，減少?gòu)澒?，盡量降低管道長(zhǎng)度，降低管道輸運(yùn)的阻力，減少水頭損失，保證管道輸運(yùn)流暢；注重對(duì)設(shè)備的定期檢修維護(hù)工作，對(duì)系統(tǒng)的滴漏、磨損、結(jié)垢等問(wèn)題及時(shí)處理，保障設(shè)備高效運(yùn)行。

3.2曝氣節(jié)能

污水中污染物的去除主要是通過(guò)微生物生化代謝來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我國(guó)常用的污水生化處理工藝有AO工藝、AAO工藝、SBR工藝、氧化溝工藝等，去除微生物的生化代謝過(guò)程需要通過(guò)曝氣供氧來(lái)完成，因此曝氣效果直接影響著污水處理的效果，實(shí)際工作中造成曝氣能耗過(guò)高的原因有設(shè)備容量過(guò)大、操作效率低下等問(wèn)題，通過(guò)適配曝氣裝置、優(yōu)化曝氣方式、控制曝氣量等方法來(lái)節(jié)能降耗。①對(duì)于曝氣裝置的選擇要結(jié)合考慮氧的利用率與動(dòng)力效率，要求不易堵塞而且維修方便為宜，要兼顧使用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，降低系統(tǒng)造價(jià)；②一般來(lái)說(shuō)，AAO、SBR工藝多選擇微孔曝氣方式，微孔曝氣的空氣量是由風(fēng)機(jī)提供的，當(dāng)前污水處理廠常用的風(fēng)機(jī)有羅茨風(fēng)機(jī)和TURPO風(fēng)機(jī)，羅茨風(fēng)機(jī)通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，多用于中小型污水廠，TURPO風(fēng)機(jī)搭配MCP控制開(kāi)關(guān)柜配套使用，通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)，結(jié)合進(jìn)水流量對(duì)風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度和風(fēng)機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)進(jìn)行控制，達(dá)到控制風(fēng)量，減少浪費(fèi)的目的。另外微孔曝氣也分單邊曝氣和全面曝氣兩種，實(shí)踐證明全面曝氣比單邊曝氣的傳氧效率更高，采用微孔盤式曝氣頭比使用穿孔管可節(jié)能20%以上；③對(duì)曝氣量的合理把控也十分重要，曝氣量小的話直接影響出水水質(zhì)，曝氣量大則會(huì)造成不必要的能耗，還會(huì)破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)影響出水水質(zhì)，因此在保證出水水質(zhì)的情況下，滿足工藝要求按需曝氣，控制好曝氣量以防止過(guò)度曝氣，可以根據(jù)污水處理需氧量設(shè)置遞減曝氣量，或者根據(jù)出水氨氮濃度來(lái)設(shè)置曝氣量。

3.3污泥處理節(jié)能

污泥處理環(huán)節(jié)主要包含污泥濃縮、穩(wěn)定、脫水三部分，污泥的處理節(jié)能不僅僅在于三環(huán)節(jié)的節(jié)能，還在于污泥的有效回收再利用。污泥濃縮可采用生物氣浮技術(shù)，相比較于重力濃縮和離心濃縮，氣浮濃縮的效率更高、效果更好；污泥穩(wěn)定技術(shù)有厭氧、好氧、堆肥三種，就目前來(lái)看，厭氧穩(wěn)定技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，厭氧處理生成的沼氣可以補(bǔ)償消耗的能量，在一定程度上取得了節(jié)能降耗的效果，當(dāng)然還有很多污水處理廠污泥未經(jīng)穩(wěn)定處理直接進(jìn)行脫水；脫水方式有自然脫水和機(jī)械脫水，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于污泥脫水多采用離心式機(jī)械脫水，雖然其電耗較低但是容易磨損，對(duì)污泥預(yù)處理的要求也比較高，所以需要我們研發(fā)更加高效節(jié)能的脫水工藝；污泥的回收利用可以通過(guò)焚燒污泥產(chǎn)生熱能、厭氧消化產(chǎn)生沼氣來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)際上我國(guó)對(duì)于污泥的回收利用率較低，需要我們正視污泥的資源化，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)污泥處理工藝。

3.4自動(dòng)控制節(jié)能

污水處理設(shè)備的智能化、全自動(dòng)化、電氣化已經(jīng)成為現(xiàn)在污水處理的主要發(fā)展建設(shè)方向，通過(guò)PLC智能控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的指令化操作，完成在線監(jiān)控、自我調(diào)整、信號(hào)反饋、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，提高污水處理設(shè)備的工作效率，加強(qiáng)設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性，通過(guò)智能控制可以有效避免設(shè)備空轉(zhuǎn)，降低設(shè)備運(yùn)行能耗。

3.5節(jié)能管理

要加強(qiáng)管理層面的節(jié)能控制，針對(duì)污水處理的高能耗環(huán)節(jié)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，分析能耗原因，提出降耗策略，設(shè)立專門的能耗管理團(tuán)隊(duì)，制定降耗目標(biāo)，對(duì)污水處理運(yùn)行做精確、細(xì)致的把控，提高能耗管理意識(shí)，對(duì)高能耗環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，優(yōu)化污水處理工藝和設(shè)備，達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)簡(jiǎn)要分析我國(guó)污水處理廠的建設(shè)現(xiàn)狀以及污水處理能耗分布情況，可以看到我國(guó)當(dāng)前的污水處理能耗還是比較高的，存在著很大的節(jié)能改造空間，就污水處理過(guò)程內(nèi)部環(huán)節(jié)來(lái)說(shuō)，控制好水泵、曝氣、污泥處理三個(gè)重要部分的能耗，對(duì)于污水處理全過(guò)程來(lái)說(shuō)降耗節(jié)能的效果比較顯著，是我們?cè)诠?jié)能工作中需要注意的重點(diǎn)，另外還要加強(qiáng)節(jié)能管理，引進(jìn)新技術(shù)新工藝新設(shè)備，為節(jié)能降耗添加助力。

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