城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)研究進(jìn)展

郭驍玥

【摘要】污水處理廠是改善水環(huán)境最直接有效的方式，但是污水處理廠在運行過程中能源消耗大、能效低，需要高額的運行費用支撐，在很大程度上制約了污水處理的步伐。本文在翻閱相關(guān)文獻(xiàn)后，對一些優(yōu)秀的經(jīng)驗進(jìn)行梳理，從污水改良的處理工藝、泵的節(jié)能處理、曝氣系統(tǒng)的優(yōu)化、污泥處理技術(shù)、污泥的處置和利用等這綜合的改良污水處理工藝以及優(yōu)化污水處理廠的運行和管理兩個方面的技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行探析，旨在對優(yōu)化污水處理廠的運行管理，從而降低運行成本。

【關(guān)鍵詞】污水處理廠，節(jié)能降耗技術(shù)，研究進(jìn)展

隨著我國污水處理能力的增加，能耗問題逐漸凸顯，如何降低能耗成為污水廠面臨的重要問題。隨著污水處理理念的持續(xù)更新，污水處理技術(shù)也在不斷升級改造，遂對城鎮(zhèn)污水處理廠降耗節(jié)能技術(shù)的研究進(jìn)展作具體探討。

一、我國城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀

早期，污水處理廠面積占用率較大，增加造價和運行費用，因此如何在空間和時間上進(jìn)行合理的設(shè)計，克服傳統(tǒng)污水處理工藝流程復(fù)雜的弊端，成為了污水處理技術(shù)設(shè)計的關(guān)鍵因素。

住建部《關(guān)于2016年第一季度全國城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)和運行情況的通報》顯示，到2016年3月底，我國累計建成城鎮(zhèn)污水處理廠3910座，污水處理能力達(dá)1.67億m3/日，其中城市建成并運行的污水處理廠共計2210座，污水處理能力為1.37億m3/日，1574個縣城中，有92.4%的縣城建有污水處理廠，建成運行的污水處理廠有1700座，污水處理能力為0.20億m3/日。

二、我國城市污水廠節(jié)能降耗研究進(jìn)展

（一）污水處理工藝改良

1.好氧生物處理技術(shù)

在眾多的好氧生物處理技術(shù)中，工藝的比較、選用及其節(jié)能效果往往取決于污水處理廠的規(guī)模和出水的標(biāo)準(zhǔn)。能耗最低的當(dāng)屬于生物濾池，生物膜法是兼性生物處理過程，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，也就降低了電耗（能源）。

2.反硝化除磷技術(shù)

由于以NO-2為電子受體進(jìn)行反硝化除磷，可以與短程硝化相結(jié)合，能進(jìn)一步降低能耗，近年有關(guān)以NO-2為電子受體的反硝化除磷研究開始受到關(guān)注。但如何通過馴化增強(qiáng)反硝化除磷菌對亞硝酸鹽毒性的適應(yīng)性，提高反硝化除磷的速率并在工程規(guī)模上得到應(yīng)用是國內(nèi)外研究的重點。以硝酸鹽為電子受體的DPR，國外已有報道，但有關(guān)常溫下的短程硝化、以亞硝酸鹽為電子受體的DPR以及與SSND技術(shù)相耦合的工藝及其機(jī)理方面的研究國內(nèi)外尚未有報道。

3.高氮消化液短程硝化及厭氧氨化技術(shù)

現(xiàn)有的生化處理工藝將污泥消化液回流與原水一并處理，大大增加了污水處理的氮負(fù)荷，導(dǎo)致脫氮除磷效率難以提高。對于低C/N的污泥消化液而言，有機(jī)碳源的嚴(yán)重缺乏是其脫氮效率無法提高的屏障，而外加有機(jī)碳源會大幅度的增加污水脫氮的費用。為了解決上述問題，現(xiàn)已開發(fā)出污泥消化液短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮新技術(shù)，即首先實現(xiàn)城市污水處理廠消化液中高濃度NH3-N的短程硝化反應(yīng)，而后再實現(xiàn)ANAMMOX反應(yīng)，最終實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的污泥消化液自養(yǎng)脫氮。

（二）泵的節(jié)能處理

提升水泵優(yōu)化與智能控制。提升水泵的優(yōu)化措施主要包括：改工頻泵為部分變頻泵作為調(diào)速泵；所有提升泵都是變頻泵；多級動態(tài)液位控制策略的技術(shù)。在運行管理過程中應(yīng)避免頻繁啟動進(jìn)水泵，不僅可以節(jié)能也能減少對后續(xù)處理單元的沖擊。當(dāng)流量計顯示水粟瞬時流量明顯減少時，為保證處理水量應(yīng)啟動另一臺水泵工作。盡量保證污水泵在高水位運行，運行時盡量保持在高效區(qū)間內(nèi)。當(dāng)污水處理量減少時，可累積污水待夜間進(jìn)行間斷污水處理；當(dāng)污水處理量充足時，則不宜采用。

（三）曝氣系統(tǒng)優(yōu)化

曝氣設(shè)備的供氧設(shè)計規(guī)模越接近平均需氧量，曝氣系統(tǒng)的總能效就越高，選擇合適的曙氣系統(tǒng)規(guī)模是曝氣系統(tǒng)節(jié)能降耗的第一步。隨著污水在生物曝氣階段的流動，污水中的污染物質(zhì)不斷降低，采用“漸減曝氣”的措施，便可達(dá)到良好的節(jié)能效果；另外，由于工藝的不同，曝氣池池形的不同，池中微生物反應(yīng)規(guī)律也不相同，所以按微生物反應(yīng)規(guī)律來布置曝氣擴(kuò)散裝置也會起到節(jié)能的效果。選擇高效率的曝氣設(shè)備。曝氣方式主要有鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩種方式。根據(jù)處理工藝的不同，選擇合適的曝氣方式和動力效率高、氧氣利用率或充氧能力高的曝氣設(shè)備，可達(dá)到節(jié)能效果。

（四）污泥處理節(jié)能技術(shù)

目前，污泥的處理是通過濃縮、脫水、消化等技術(shù)來有效降低污泥的含水率，經(jīng)濃縮后污泥含水率通常有97%以上，經(jīng)機(jī)械脫水可以使含水率達(dá)到75%左右，便于后續(xù)的污泥處置和運輸。

（五）污泥的處置和利用

污泥系統(tǒng)節(jié)能減排的最終目標(biāo)是將污泥中的能量盡可能的資源化利用，實現(xiàn)能量最低限度損失，污泥處置節(jié)能措施主要有污泥農(nóng)用、污泥堆肥、作建筑材料等。

1.污泥農(nóng)用技術(shù)

污泥中含有大量的有機(jī)物，營養(yǎng)物質(zhì)以及各種促進(jìn)植物生長的微量元素如N、P、Fe、Mg、Ca等，能夠改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，增進(jìn)土壤的肥力。污泥農(nóng)用就是利用這些有機(jī)成分起到土壤改良劑的作用。但是污水處理廠的污泥堆肥質(zhì)量需要嚴(yán)格控制，合理施用。

2.污泥堆肥技術(shù)

污泥堆肥技術(shù)是無害化、減容化、穩(wěn)定化的一種綜合污泥處置技術(shù)。污泥堆肥也是污泥農(nóng)用的延續(xù)，其主要思路是在溫暖潮濕的環(huán)境中利用一些微生物群落進(jìn)行有機(jī)物的分解。污泥處理后被當(dāng)作肥料用于園藝和農(nóng)業(yè)，但污泥堆肥要求一定的場地，且處理時間較長。

3.污泥作為建筑材料

將處理過后的污泥用做建筑材料也是污泥處置的可行方案之一。這種處置方法不僅投入較少、還有可觀的經(jīng)濟(jì)回收且不會對環(huán)境造成再次污染。污泥可用于制作灰渣水泥、混凝土，污泥磚以及生化纖維板等等。

三、結(jié)語

污水處理廠的節(jié)能降耗受諸多因素的制約，應(yīng)該從設(shè)計初期工藝選擇、設(shè)備選型、污泥處理及處置方式等方面多加考慮，以此作為節(jié)能降耗的基礎(chǔ)，工藝運行過程中，根據(jù)本廠水量、水質(zhì)等實際情況，制定可行的節(jié)能降耗措施及相應(yīng)的獎懲制度，做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)及大修計劃，并采取相應(yīng)措施保證嚴(yán)格落實到位，做到全面控制，嚴(yán)格管理以最大可能實現(xiàn)節(jié)約成本，做到了這些，污水處理廠的節(jié)能降耗效果才能真正的達(dá)到。

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