淺談污水處理廠節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)的途徑

孫鈞

（揚(yáng)州公用水務(wù)集團(tuán)有限公司江蘇揚(yáng)州225009）

淺談污水處理廠節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)的途徑

孫鈞

（揚(yáng)州公用水務(wù)集團(tuán)有限公司江蘇揚(yáng)州225009）

污水處理廠是現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)必不可缺的節(jié)能減排設(shè)施，是一個(gè)地方生態(tài)文明建設(shè)成效的基本要求和重要標(biāo)志，對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。本文將結(jié)合現(xiàn)代光伏節(jié)能技術(shù)，提出要積極推進(jìn)污水處理廠能源與資源的綜合利用，從而為我國(guó)污水處理廠發(fā)展提供了方向性的思路借鑒與參考。

污水處理廠；節(jié)能減排；實(shí)現(xiàn)途徑

污水處理廠是現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)必不可缺的節(jié)能減排設(shè)施，是一個(gè)地方生態(tài)文明建設(shè)成效的基本要求和重要標(biāo)志，對(duì)構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要意義。改革開(kāi)放以來(lái)，隨著現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)大力加強(qiáng)污水處理廠建設(shè)，并取得了很大的初步成果。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2014年底，我國(guó)城鎮(zhèn)已經(jīng)累計(jì)建成污水處理廠3717座，污水處理能力已達(dá)到1.57× 108m3/d，污水處理廠在改善城鎮(zhèn)水環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用[1]。

當(dāng)前，從整體上來(lái)看我國(guó)對(duì)污水處理廠建設(shè)和排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，污水處理綜合能力顯著提升，但依然存在一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為運(yùn)行成本較高、運(yùn)行過(guò)于簡(jiǎn)化、能源消耗整體較高、不同級(jí)別城市的污水處理廠電能消耗差異較大等。本文根據(jù)我國(guó)污水處理廠的實(shí)際情況，基于相關(guān)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，就我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑問(wèn)題進(jìn)行研究和探討。

1當(dāng)前我國(guó)污水處理廠能源消耗的現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)務(wù)院及住建部等相關(guān)要求，所有城市都應(yīng)建立污水處理廠。當(dāng)前，我國(guó)的污水處理廠主要集中在縣級(jí)以上城市，鄉(xiāng)村及以下一級(jí)建立污水處理廠的較少。從整體上來(lái)看，我國(guó)對(duì)污水處理廠的建設(shè)和排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高，大多污水處理廠的污水處理綜合能力顯著提升，但在污水處理和能源消耗方面依然存在一些問(wèn)題。

1.1污水處理廠運(yùn)行過(guò)于簡(jiǎn)化

按照國(guó)家要求，大多城鎮(zhèn)的污水處理廠都購(gòu)置和設(shè)立了健全的污水處理工藝設(shè)備，但在實(shí)際運(yùn)行上存在過(guò)度簡(jiǎn)化的問(wèn)題，一些污水處理廠為節(jié)約運(yùn)行成本和費(fèi)用，只是簡(jiǎn)單的對(duì)污泥進(jìn)行處理并將其隨意堆放，有的甚至只是在應(yīng)付檢查時(shí)處理一下，造成一些城市出現(xiàn)“污泥圍城”的嚴(yán)重問(wèn)題。

1.2污水處理廠的能源消耗整體較高

如表1所示，在據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在污水處理廠的整體運(yùn)行費(fèi)用中，能耗費(fèi)用占了總運(yùn)行費(fèi)用的43.5%，因此我國(guó)污水處理廠是一個(gè)能源消耗整體比較大的行業(yè)和產(chǎn)業(yè)。近年來(lái)，隨著世界能源危機(jī)的加劇，能源價(jià)格節(jié)節(jié)攀升，一些污水處理廠因?yàn)樽陨砟芎妮^高，使得全廠運(yùn)行費(fèi)用節(jié)節(jié)升高，造成利潤(rùn)無(wú)法填補(bǔ)成本的情況，從而影響了污水處理廠的持續(xù)工作和發(fā)展。

表1污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用情況

1.3不同級(jí)別的城市污水處理廠的電能消耗差異較大

電能、燃料和藥劑是污水處理廠在運(yùn)行過(guò)程中主要的能源消耗，其中電能消耗所占比例最高，并且一級(jí)城市與二級(jí)城市污水處理廠的耗電差異較大。一級(jí)城市污水處理廠耗電為0.073kW· h/3，而二級(jí)城市污水處理廠的耗電高達(dá)0.325 kW·h/3，是一級(jí)城市的4倍多。因?yàn)椋c一級(jí)城市污水處理廠不同，二級(jí)城市污水處理廠除了需要進(jìn)水泵、污泥處理機(jī)械、附屬建筑方面的耗電外，還有回流污泥泵、曝氣池供養(yǎng)設(shè)備、污泥處理方面的電能消耗[2]。

1.4污水處理廠的運(yùn)行成本較高

隨著越來(lái)越多的污水處理廠由政府包攬變?yōu)槭袌?chǎng)化經(jīng)營(yíng)，污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本問(wèn)題成為決定污水處理廠可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵。污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用主要包括管理費(fèi)、折舊費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、維修費(fèi)、人工費(fèi)等，如表2所示，從當(dāng)前的實(shí)際來(lái)看，我國(guó)污水處理廠的運(yùn)行成本較高，其中管理費(fèi)和折舊費(fèi)占了一半以上的比例。

表2污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用情況

2污水處理廠的節(jié)能減排方式與途徑

加強(qiáng)污水處理工作力度，提高污水處理效率和效果，是污水處理廠實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要手段和途徑。具體而言，要實(shí)現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能減排目標(biāo)，應(yīng)從以下幾方面入手。

2.1在工藝優(yōu)選中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

污水處理工藝設(shè)備對(duì)投資和運(yùn)行成本具有初始性和長(zhǎng)期性的重要影響，也決定了能耗和排放量的水平。因此，在污水處理廠建設(shè)過(guò)程中，要積極選擇技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行成本高、處理效率高、排放物較低、操作和維修簡(jiǎn)便的工藝設(shè)備。例如：一級(jí)處理設(shè)備具有能耗低、投資少、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，選用一級(jí)處理設(shè)備要注意去除有機(jī)物，選用中和的方法，通過(guò)強(qiáng)化分離、沉降、絮凝等工序，提高格柵、沉砂池的效率，從而降低二級(jí)處理的運(yùn)行負(fù)荷與成本，達(dá)到強(qiáng)化一級(jí)處理的效果，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的目標(biāo)。二級(jí)處理設(shè)備，則可以選用深井曝氣式的活性污泥法系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)省土地的目的，采用厭氧技術(shù)來(lái)減少產(chǎn)生污泥的整體體積和降低污泥后續(xù)處理費(fèi)用，采用生物膜處理法進(jìn)行維護(hù)管理，采用A2/O工藝來(lái)對(duì)污水進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)整體的節(jié)能和減排目標(biāo)[3]。

2.2在高效裝置中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

在污水處理廠的整體運(yùn)營(yíng)費(fèi)用中，電能消耗所占比重比較高，因此采取相應(yīng)的節(jié)能減排措施，應(yīng)從耗電設(shè)備入手才能大有可為。廠區(qū)污水處理廠的耗電部位主要集中在曝氣裝置、輸送泵及其他耗電設(shè)備。其中，曝氣系統(tǒng)耗電占總能耗的絕大部分在40%～70%，污水提升耗電約占總能耗的10%～20%。因此，可以采取有效措施對(duì)初次提升泵、剩余污泥泵、污泥回流泵、內(nèi)回流泵、反應(yīng)器深度、氣泡液體接觸時(shí)間等進(jìn)行優(yōu)化，從而節(jié)省人力物力財(cái)力，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能減排目標(biāo)。

2.3在污水提升過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

污水提升泵，是污水提升過(guò)程中所消耗能源最大的設(shè)備，但其具有很大的節(jié)能減排空間。而我國(guó)目前的具體情況是，在設(shè)計(jì)污水處理廠的高程時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)普遍都偏高，從而造成提升泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程也普遍過(guò)高，以至于污水處理廠的整體電耗量較大。因此，為減少污水處理廠的能耗，應(yīng)對(duì)污水提升泵進(jìn)行進(jìn)一步的節(jié)能改造和設(shè)計(jì)，從而促使污水提升過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排。

2.4在污水處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

污水處理過(guò)程是消能的關(guān)鍵和核心部分，因此要積極關(guān)注這部分的技能減排舉措。一方面，可以通過(guò)對(duì)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，從而降低污水處理廠的整體能源消耗量，這就需要對(duì)曝氣裝置進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，并在具體的操作過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)控制，才能有效提高整個(gè)曝氣系統(tǒng)的總能效指數(shù)。另一方面，選擇曝氣設(shè)備時(shí)要充分考慮其調(diào)節(jié)能力和供氧能力，從而有效地避免能源的浪費(fèi)。此外，在選擇鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，可以選擇變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)，這樣才更有利于便捷操作和減少故障，從而實(shí)現(xiàn)合理控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量的目的，最終達(dá)到節(jié)能減排的整體效果。

2.5在污泥處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排

污泥處理中，在嚴(yán)格按照章程指導(dǎo)進(jìn)行科學(xué)操作和合理運(yùn)行的前提下，可以投入適當(dāng)?shù)母咝跄齽?，從而減少污泥脫水系統(tǒng)的整體能源消耗量。在設(shè)備優(yōu)選上，要積極選擇效率高、能耗低的設(shè)備，努力降低和減少設(shè)備的磨損率，努力降低整體的運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)而節(jié)約污泥處理系統(tǒng)中造成的能源消耗量。同時(shí)，要充分發(fā)揮厭氧沼氣的功能和作用，通過(guò)燃燒沼氣來(lái)實(shí)現(xiàn)加溫、取暖發(fā)電來(lái)降低電能等綜合性效果。

2.6在管理創(chuàng)新中實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)

現(xiàn)階段，我國(guó)的污水處理廠管理模式還比較傳統(tǒng)和落后。大多污水處理廠還在主要依靠政府來(lái)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。這種管理模式容易造成資源的浪費(fèi)，并不利于處理廠運(yùn)行效率的提高，從而嚴(yán)重阻礙污水處理企業(yè)和行業(yè)的持續(xù)健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。在社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷改革和完善的情況下，應(yīng)積極順應(yīng)社會(huì)發(fā)展態(tài)勢(shì)，努力推進(jìn)污水處理廠建設(shè)運(yùn)營(yíng)的市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化。例如：可以采取政府委托專業(yè)污水處理公司進(jìn)行管理的模式，由專業(yè)污水處理企業(yè)進(jìn)行集中管理，也可以將污水處理廠由事業(yè)單位進(jìn)行改制從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)化管理。此外，一些地方試行的托管運(yùn)營(yíng)模式、供排水“一體化”模式、“移交—運(yùn)營(yíng)—移交”模式、“建設(shè)—運(yùn)營(yíng)—移交”管理模式、公共部門與私人企業(yè)合作模式等都可以積極借鑒和采用[4]。

3促進(jìn)污水資源與能源綜合利用

隨著我國(guó)污水處理廠市場(chǎng)化水平的不斷提升，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的劇烈程度越來(lái)越大，水價(jià)微利趨勢(shì)越來(lái)越明顯。要充分利用現(xiàn)代光伏節(jié)能技術(shù)，積極推動(dòng)污水的能源化以及污泥的減量化、資源化，不斷提升污水處理廠資源和能源的綜合利用水平和效率。

3.1對(duì)熱泵系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)污水熱能利用

可以將污水熱能作為廠內(nèi)制冷、制熱的自用型能源，也可以通過(guò)不斷開(kāi)拓市場(chǎng)，以合理價(jià)格為周邊用戶提供制冷和供熱服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)污水熱源的資源化和經(jīng)濟(jì)利益化。比如：揚(yáng)州市潔源光伏發(fā)電股份有限公司的六圩污水處理廠光伏電站和湯汪污水處理廠光伏電站，這兩個(gè)項(xiàng)目都是污水處理和光伏發(fā)電的創(chuàng)新融合設(shè)計(jì)，為清潔能源應(yīng)用與污水處理行業(yè)的示范項(xiàng)目。其中六圩污水處理廠的光伏發(fā)電站充分利用了生物池、水解池、二沉池、高密度沉淀池上部空間；湯汪污水處理廠光伏電站則充分利用生物池上部空間，且二者都實(shí)現(xiàn)了土地資源的二次利用。六圩污水處理廠的光伏電站的裝機(jī)容量5.925MW，預(yù)計(jì)每年發(fā)電量逾590× 104kW·h；湯汪污水處理廠光伏電站的裝機(jī)容量為3.28MW，預(yù)計(jì)煤電發(fā)電量逾320×104kW·h，兩個(gè)項(xiàng)目的電量可全部用于污水處理，有力促進(jìn)了污水處理廠的節(jié)能減排。

3.2售賣污泥中所提取的各類副產(chǎn)品

在污泥處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生沼氣、鳥(niǎo)糞石等具有較高再利用價(jià)值的各類副產(chǎn)品。對(duì)于沼氣，可以通過(guò)并網(wǎng)銷售，或者自建沼氣加氣站實(shí)現(xiàn)直接銷售，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。鳥(niǎo)糞石具有氨、磷等重要有機(jī)成本，可以積極與農(nóng)資部門和企業(yè)聯(lián)系，將其作為一種緩釋肥料，將其在化肥市場(chǎng)進(jìn)行銷售，從而獲取較好的經(jīng)濟(jì)收益。

4結(jié)語(yǔ)

在建設(shè)生態(tài)文明的新常態(tài)下，節(jié)能減排是我國(guó)必須長(zhǎng)期堅(jiān)持的戰(zhàn)略選擇，污水處理廠在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排中承擔(dān)著重要的任務(wù)和使命。當(dāng)前，我國(guó)污水處理廠面臨的節(jié)能減排形式依然比較嚴(yán)峻，集中基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備建設(shè)和運(yùn)行管理費(fèi)用是問(wèn)題的關(guān)鍵所在。要實(shí)現(xiàn)污水處理廠節(jié)能減排的高效目標(biāo)，努力在提高投資效率、更新污水處理設(shè)備、提升污水處理方法、優(yōu)化廠內(nèi)管理秩序、增強(qiáng)污水處理廠整體可持續(xù)發(fā)展能力上下功夫，積極借鑒和引用世界各國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，努力促使污水處理廠資源和能源的綜合、充分利用，不斷提升我國(guó)污水處理廠“變污為寶”和節(jié)能增效的綜合能力與水平，力爭(zhēng)在實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)中做出新的更大貢獻(xiàn)。

[1]陳松.污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2014,04:183-184.

[2]胡昊波.污水處理廠風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的研究與設(shè)計(jì)[J].能源與環(huán)境,2014,03:81-82.

[3]龐勇.污水處理廠節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)途徑[J].科技與創(chuàng)新,2014,20:157-158.

[4]潘然舒.探討污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)[J].科技與企業(yè), 2014,22:77.