降低城市污水處理廠能耗的策略研究

劉　燕,郭偉杰

（新鄉(xiāng)市排水工程有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453000）

降低城市污水處理廠能耗的策略研究

劉燕,郭偉杰

（新鄉(xiāng)市排水工程有限公司,河南 新鄉(xiāng) 453000）

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)規(guī)模增大和人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提升，城市污水處理的需求也在不斷增強(qiáng)。然而，城市污水處理是一個(gè)高能耗的產(chǎn)業(yè)，污水處理廠能耗問(wèn)題日益嚴(yán)峻，必須采取策略和措施降低城市污水處理廠的能耗。本文主要分析了目前污水處理廠的運(yùn)營(yíng)成本和能耗情況，找出能耗較高的環(huán)節(jié)，從泵、曝氣系統(tǒng)、藥劑使用等方面找到相應(yīng)的策略來(lái)降低城市污水處理廠的能耗。

污水處理廠;節(jié)能降耗;策略

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程加快，城市污水處理的需求也在不斷增加，而污水處理的高能耗是我們必須要重視的一個(gè)問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市污水處理廠進(jìn)行污水處理的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用中30%用于能耗費(fèi)用。人口的不斷增加以及對(duì)污水處理的標(biāo)準(zhǔn)的升高，在以后的若干年中，污水處理中的能耗費(fèi)用還將進(jìn)一步增加。同時(shí)，由于我國(guó)污水處理起步較晚、基礎(chǔ)差、技術(shù)設(shè)備較落后，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)污水處理廠處理1m3污水的耗電量一般為0.14～0.28kWh,如果包括污泥處理在內(nèi),1m3污水的耗電量為0.19～0.36kWh，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，因此我國(guó)污水處理節(jié)能還有很大的潛力可挖。

為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，城市污水處理的規(guī)模將日益擴(kuò)大，據(jù)了解，截止2014年第一季度，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠已累計(jì)建成了3622座，而能耗問(wèn)題也日益突出。因此，必須找出相應(yīng)的策略和措施，在確保污水處理量和達(dá)標(biāo)排放的情況下，降低污水處理的能耗，對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。

1　城市污水處理廠營(yíng)運(yùn)成本分析

要降低污水處理廠的能耗，首先應(yīng)了解其運(yùn)行成本。目前，污水處理廠的營(yíng)運(yùn)成本主要包括人工費(fèi)、藥劑費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)、其他費(fèi)用等。其中，能耗費(fèi)用包括了藥劑費(fèi)、動(dòng)力費(fèi)等，而其中占比例最大的是動(dòng)力費(fèi)用，即用電費(fèi)用，其在營(yíng)運(yùn)總成本中所占的比例從30%到80%不等。通過(guò)調(diào)查多個(gè)污水處理廠的數(shù)據(jù)顯示，消耗電能最多的設(shè)備主要是泵和曝氣領(lǐng)域，其中提升泵用電量占使用總電量的10%～20%，曝氣系統(tǒng)占使用總電量的50%～70%，除此以外，能耗方面還涉及到污泥處理等。

2　污水處理廠降低能耗的策略

2.1 提升泵降低能耗

作為污水處理廠的主要耗能者之一，提高提升泵的工作效率，降低用電費(fèi)用，能夠有效的降低污水廠的能耗。而目前提升泵的主要問(wèn)題之一是隨著使用時(shí)間的增加，泵的運(yùn)行工況發(fā)生了變化，從而造成了提升泵的工作效率大大降低。如果使用軸流泵作為提升泵，可采用變角調(diào)節(jié)，即依靠旋轉(zhuǎn)葉輪的翼形葉柵對(duì)繞流液體產(chǎn)生的升力來(lái)傳遞能量。如果使用離心泵作為提升泵，可采用變速調(diào)節(jié)，通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變水泵的性能,達(dá)到節(jié)能的目的。對(duì)于一些成立時(shí)間較長(zhǎng)的污水處理廠，現(xiàn)在仍然使用較為落后的水泵，為了降低能耗，應(yīng)購(gòu)買市場(chǎng)上流行的新型節(jié)能水泵，或根據(jù)實(shí)際情況，合理設(shè)置水泵的使用數(shù)量。

污水處理廠的提升泵一般全日運(yùn)行，但不同時(shí)間段的流量是不同的。如果將水泵設(shè)置成統(tǒng)一的參數(shù)，會(huì)出現(xiàn)在流量較低的情況下，水泵也是處于高能耗運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，造成了浪費(fèi)。因此，可以根據(jù)流量的大小，采取變頻技術(shù)，在流量大的時(shí)間段，高頻運(yùn)行，而在其他的時(shí)間段，可以降低頻率，降低能耗。雖然污水處理廠更換變頻設(shè)備，增加了資金投入，但在后期的運(yùn)行過(guò)程中更加省電，也減少了日常的維護(hù)費(fèi)用。

2.2 曝氣系統(tǒng)降低能耗

曝氣系統(tǒng)是污水處理的非常重要的環(huán)節(jié)，也是耗能較多的環(huán)節(jié)。如果能夠有效的提升曝氣系統(tǒng)的效率，那么將大大降低污水處理廠的能耗。曝氣系統(tǒng)的主要節(jié)能措施是改善曝氣設(shè)備、改良曝氣方式。第一，使用微孔曝氣器。為了保證較高的氧利用率，曝氣器擴(kuò)散的氣泡直徑應(yīng)足夠小，以擴(kuò)大表面積。第二，在合理的位置安放曝氣器。傳統(tǒng)的位置是單邊曝氣或全面曝氣，這兩種布置方式都不是很科學(xué)，它并不能將池中的氧氣分散均勻，或者出現(xiàn)前期供氧不足，后期供氧過(guò)剩的現(xiàn)象，既影響處理的結(jié)果，又會(huì)造成能源的浪費(fèi)。曝氣器的合理布置方式是根據(jù)曝氣池氧氣的需求量進(jìn)行差額供氧，在細(xì)菌和微生物數(shù)量多，氧氣需求量高的進(jìn)水口布置較多的曝氣器，而在細(xì)菌和微生物數(shù)量少，氧氣需求量低出水口附近，則可以布置較少的曝氣器。

2.3 使用藥劑降低能耗

使用藥劑的消耗相比于泵和曝氣系統(tǒng)的能耗來(lái)說(shuō)，所占比例較小，但在一些環(huán)節(jié)中也可以進(jìn)一步的降低能耗。污水處理廠的工作人員在使用藥劑的時(shí)候，不但要考慮其價(jià)格，還要考慮其使用效果等。要根據(jù)所處理污水、污染物的濃度、酸堿值、性質(zhì)、溫度以及雜質(zhì)等因素而定，同時(shí)要避免在使用藥劑的時(shí)候出現(xiàn)二次污染等。通過(guò)精準(zhǔn)計(jì)算藥劑的品種和藥量，能夠在很大程度上降低污水處理廠的藥耗。如果采取化學(xué)的方式除磷，則可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗。

3　污水處理廠的能量回收和再利用

污水處理所產(chǎn)生的污泥如果處理不得當(dāng)，很可能會(huì)造成二次污染。而若對(duì)其合理處置，可能會(huì)變廢為寶。例如：污泥厭氧消化時(shí)產(chǎn)生的沼氣，可用來(lái)發(fā)電，回收電能。污泥中含有豐富的有機(jī)物和微量元素，經(jīng)過(guò)加工處理、綜合利用，可以成為化肥的原料。

4　總結(jié)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污水處理的規(guī)模也將會(huì)越來(lái)越大，由于其能耗較大，造成能源資源短缺的現(xiàn)象也日益嚴(yán)重。我國(guó)的污水處理廠在降低能耗方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著很大的差距，其主要問(wèn)題在于技術(shù)落后、設(shè)備老化等。為了最大限度的達(dá)到節(jié)能降耗的目的，找出了能耗較高的環(huán)節(jié)，從泵、曝氣系統(tǒng)、藥劑使用等方面采取措施，在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能降耗和健康發(fā)展。

[1]趙慶良,胡凱.城市污水處理廠污泥處理的能耗分析[J].給水排水動(dòng)態(tài),2009(02).

[2]周婷,朱義超.城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2015(02).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.049

劉燕（1982-）,女,河南新鄉(xiāng)人,助理工程師,研究方向：水和廢水監(jiān)測(cè)分析。