陳建昌 李占江 袁國(guó)光 河鋼邯鋼能源中心

1 前言

隨著環(huán)保要求的不斷提高和節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)污水處理廠精準(zhǔn)管理和成本能耗控制提出了更高的要求，需要長(zhǎng)期對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行成本進(jìn)行分析結(jié)束語(yǔ)與優(yōu)化控制，對(duì)系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行改善。在污水處理廠成本構(gòu)成中，能耗指標(biāo)是污水廠生產(chǎn)運(yùn)行成本的重要組成部分，反映出污水廠運(yùn)行效能與技術(shù)管理的先進(jìn)性，其指標(biāo)約占處理成本的50～70%左右，做好此項(xiàng)節(jié)能工作，具有十分明顯的效果和降本增效意義。

2 概況

某鋼廠工業(yè)污水處理廠于2004年投建，2006年建成投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理水量72000m /d，目前實(shí)際處理水量約62000m /d，處理后產(chǎn)水優(yōu)于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的A 類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到GB 50050—1995《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》水質(zhì)要求，產(chǎn)水全部回用于鋼廠生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)補(bǔ)充水。

具體處理工藝流程為：生產(chǎn)廢水凈壓力回收管網(wǎng)進(jìn)入污水處理廠，先經(jīng)旋轉(zhuǎn)格柵進(jìn)行雜物攔截，進(jìn)入來(lái)水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝潛水?dāng)嚢杵鲗?duì)廢水進(jìn)行攪拌防止其沉淀；廢水經(jīng)潛水電泵提升至配水池及前混凝系統(tǒng)，加入石灰、混凝劑、助凝劑進(jìn)行混凝聚合反應(yīng)；反應(yīng)后中間水進(jìn)入高密度沉淀池，通過(guò)斜管填料進(jìn)行泥水分離，上部?jī)羲?jīng)回流渠，進(jìn)入V型濾池，經(jīng)濾池過(guò)濾后流入再生水產(chǎn)水箱，由壓力泵組供給生產(chǎn)用戶。斜管填料進(jìn)行泥水分離后，污泥沉淀至高密度沉淀池下部，由底部污泥泵組輸送至污泥儲(chǔ)池，再經(jīng)隔膜泵輸送至板框壓濾機(jī)，壓榨成泥餅裝車外運(yùn)。

圖1

附表：2018年污水處理廠耗電量統(tǒng)計(jì)表

3 運(yùn)行能耗現(xiàn)狀

污水廠運(yùn)行能耗主要為電耗、儀表用壓縮空氣消耗。通過(guò)對(duì)該污水廠2018 年運(yùn)行能耗進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，電耗為0.159元/噸水，壓縮空氣為0.005 元/噸水，電耗占到運(yùn)行能耗的97%，是能耗節(jié)能控制、成本挖潛的主要優(yōu)化目標(biāo)。

目前我國(guó)目前污水處理電耗平均水平為0.26kWh/m ～0.40kWh/m ，從附表可以看出，該污水廠平均電耗約為0.318kWh/m ，尚有進(jìn)一步優(yōu)化挖潛的空間。

4 運(yùn)行工藝耗電分析

通過(guò)對(duì)污水廠生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀綜合梳理，從三個(gè)方面對(duì)電耗使用中存在問(wèn)題、節(jié)能優(yōu)化空間進(jìn)行了分析：

4.1 生產(chǎn)設(shè)備缺陷造成的電耗增高

通過(guò)對(duì)工藝、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備進(jìn)行檢查、核算，生產(chǎn)工藝中存在2項(xiàng)缺陷，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)電耗增加：

（1）調(diào)節(jié)池中共安裝有潛水電泵4 臺(tái)（Q=1050m /h，H=14m，55kW），由于出口逆止閥不嚴(yán)，部分污水通過(guò)逆止閥門(mén)回流至調(diào)節(jié)池，既造成了水的浪費(fèi)，又增加了水泵的電耗。

（2）部分軋鋼廠排水為壓力排水，現(xiàn)工藝為先排入進(jìn)水調(diào)節(jié)池，再提升至處理系統(tǒng)，造成此部分排水余壓損失，并造成了二次提升。

4.2 可通過(guò)工藝優(yōu)化降低的電耗

（1）污泥儲(chǔ)池?cái)嚢杵鳎?座污泥儲(chǔ)池共有攪拌器2套（電機(jī)22kWh），連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)高密度沉淀池污泥泵排泥的規(guī)律，對(duì)污泥儲(chǔ)池?cái)嚢杵鬟\(yùn)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，按照污泥儲(chǔ)池泥位來(lái)控制攪拌器運(yùn)行時(shí)序，由連續(xù)運(yùn)行改為間斷運(yùn)行。

（2）污水廠加藥間設(shè)計(jì)聚合硫酸鐵儲(chǔ)藥池為地下式，用加藥泵加壓至前混凝系統(tǒng)加藥點(diǎn)，2臺(tái)加藥泵（電機(jī)0.25kWh）連續(xù)運(yùn)行。通過(guò)對(duì)加藥點(diǎn)位置和空間進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，建議安裝高位加藥儲(chǔ)罐，加藥方式由壓力加藥改為自流式加藥。

（3）再生水外送泵是污水廠耗電較大的運(yùn)行設(shè)備，配有5臺(tái)中開(kāi)雙吸泵（Q=1000m /h，H=60m，220kW），目前外送壓力平均約為0.42MPa。通過(guò)對(duì)供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運(yùn)行的壓力趨勢(shì)計(jì)算，目前外送壓力存在盈余，可以考慮適當(dāng)降低外送管網(wǎng)運(yùn)行壓力，進(jìn)而降低外送泵運(yùn)行電流，節(jié)約電耗。

4.3 利用電網(wǎng)峰平谷電價(jià)差節(jié)約能耗

（1）高密度沉淀池污泥提升泵：可調(diào)整為谷段運(yùn)行。

（2）板框壓濾機(jī)隔膜泵：可調(diào)整為平段、谷段運(yùn)行。

（3）V型濾池反洗時(shí)間：可調(diào)整為平段、谷段運(yùn)行。

（4）污泥儲(chǔ)池?cái)嚢杵鳎嚎烧{(diào)整為平段、谷段運(yùn)行。

5 優(yōu)化措施及效果

5.1 消除設(shè)備缺陷，避免電耗浪費(fèi)

（1）對(duì)潛水提升泵逆止閥門(mén)進(jìn)行檢修，更換了密封配件，并對(duì)微阻緩閉裝置進(jìn)行了清洗調(diào)整，使得逆止閥門(mén)達(dá)到開(kāi)關(guān)靈活、系統(tǒng)可靠、關(guān)閉嚴(yán)密的技術(shù)要求，消除了回流水的問(wèn)題。故障整改后，減開(kāi)1臺(tái)潛水提升泵，按照運(yùn)行電流90A核算，每月節(jié)減電量約33840kWh。

（2）對(duì)軋鋼廠約100t/h 壓力排水管道進(jìn)行改造，由現(xiàn)排至廢水調(diào)節(jié)池，改為直接排至配水渠，避免了二次提升的電耗，每月節(jié)減電量約2746kWh。

5.2 工藝實(shí)施優(yōu)化，減少系統(tǒng)電耗

（1）按照系統(tǒng)排泥時(shí)序，對(duì)污泥儲(chǔ)池?cái)嚢杵鬟\(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了間斷運(yùn)行試驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)時(shí)間由每天24h核減為12h，重新修訂運(yùn)行時(shí)序后每月減少電耗13464kWh。

（2）對(duì)聚合硫酸鐵加藥方式進(jìn)行了改造，在前混凝池上方安裝了兩個(gè)高位儲(chǔ)藥罐，兩個(gè)儲(chǔ)藥罐一用一備，防止出現(xiàn)儲(chǔ)藥中斷的情況，加藥方式改為自流式加藥，停運(yùn)了2 臺(tái)聚鐵加藥泵，每月減少運(yùn)行電耗306kWh。

（3）通過(guò)對(duì)供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運(yùn)行的壓力試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)供水泵變頻器頻率，在滿足用戶正常供水需求的情況下，將外送壓力由0.42MPa將為0.30MPa，降低了水泵運(yùn)行電流。

根據(jù)N1方程，壓力降低后，供水泵電機(jī)電流減少，電耗隨之減少，計(jì)算可得，每月可減少供水泵電耗67361kWh。

5.3 合理使用峰平谷電價(jià)差，進(jìn)一步節(jié)能降耗

根據(jù)電網(wǎng)峰平谷電價(jià)差，對(duì)生產(chǎn)工藝中間斷運(yùn)行的設(shè)備合理進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整，按照“平谷段多運(yùn)行，峰段（尖峰段）盡量停運(yùn)”的思路，重新修訂了污水廠運(yùn)行管理規(guī)程：

（1）高密度沉淀池污泥提升泵，2臺(tái)泵運(yùn)行，每臺(tái)每天運(yùn)行4h 左右，采取谷段運(yùn)行的方式，與峰段相比，每月節(jié)約電價(jià)差額904元。

（2）板框壓濾機(jī)隔膜泵，2 臺(tái)泵運(yùn)行，每臺(tái)每天運(yùn)行6h 左右，采取谷段和平段運(yùn)行的方式，與峰段相比，每月節(jié)約電價(jià)差額1141元。

（3）V型濾池反洗時(shí)間，所有濾池反洗時(shí)間均要求在平段、谷段進(jìn)行，避免反洗泵在峰段啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，2臺(tái)反洗泵，每臺(tái)每天需運(yùn)行4h左右與峰段相比，每月節(jié)約電價(jià)差額904元。

（4）污泥儲(chǔ)池?cái)嚢杵鲀?yōu)化為間斷運(yùn)行后，將運(yùn)行時(shí)間調(diào)整為平段和谷段，進(jìn)一步降低電耗費(fèi)用。

5.4 實(shí)施后效果

以上節(jié)能優(yōu)化措施全部實(shí)施后，污水廠耗用量明顯降低，污水廠優(yōu)化改造后平均電耗約為0.265kWh/m ，與優(yōu)化改造前對(duì)比，降低了16.7%，節(jié)能降費(fèi)效果十分明顯。

系統(tǒng)優(yōu)化后耗電量統(tǒng)計(jì)表

6 結(jié)束語(yǔ)及建議

（1）河北某鋼廠污水廠節(jié)能優(yōu)化策略，按照“找短板，結(jié)合電價(jià)調(diào)工藝”的思路，對(duì)污水廠污水提升系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)備消缺大修，對(duì)混凝系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、再生水回用系統(tǒng)進(jìn)行了工藝優(yōu)化，對(duì)污水廠生產(chǎn)運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了合理修訂，已達(dá)到降能耗，減成本的目的。

（2）目前有很多污水廠投產(chǎn)年限長(zhǎng)、設(shè)備和工藝?yán)匣?、生產(chǎn)運(yùn)行能耗達(dá)不到要求，在不進(jìn)行大投資、改造下，降低生產(chǎn)能耗，尤其是降低電耗指標(biāo)，達(dá)到節(jié)能挖潛、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，此廠的成功作法為面臨同類問(wèn)題的鋼鐵行業(yè)污水廠積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。