城市污水處理廠全流程節(jié)能降耗分析及優(yōu)化運行方法

張波

摘 要 對于城市污水處理廠，做好節(jié)能降耗至關(guān)重要，不僅能降低運行成本，還能提升水質(zhì)。本文介紹了城市污水廠處理能耗的現(xiàn)狀、污水處理廠節(jié)能優(yōu)化流程以及能耗結(jié)構(gòu)，還分析了關(guān)鍵的技術(shù)以及優(yōu)化運行的方法。

關(guān)鍵詞 污水處理；流程；節(jié)能降耗；運行

中圖分類號 X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0011-01

如今，我國城市化的腳步不斷加快，人們也逐漸開始注重環(huán)保，所以，對環(huán)保工作有了很高的期待。在城市中，污水廠的規(guī)模在擴(kuò)大，數(shù)量也在增多，并且，污水的處理效率也在不斷提高。目前，對于污水處理廠來說，在營運的過程中，存在一項比較嚴(yán)重的問題，那就是費用較高，制約著污水廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，我們要對污水處理廠進(jìn)行有效的節(jié)能降耗，并且，通過合理的措施，采用有效的技術(shù)，降低處理費用，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 城市污水廠處理能耗的現(xiàn)狀

近年來，由于人們不斷提高了環(huán)境意識，對城市的污水也加大了處理的力度，我國也建設(shè)了很對城市污水處理廠，一方面，污染物的總排放得到了降低，另一方面，環(huán)境也減少了沉重的負(fù)擔(dān)，同時，有效的改善了水環(huán)境，通過污水廠的運行狀況，我們發(fā)現(xiàn)，不僅會消耗大量的能源，其運行的費用也較高，尤其是部分經(jīng)濟(jì)比較落后的地區(qū)，其污水處理廠在工藝方面相對落后，這就導(dǎo)致了運行效益較低，很難達(dá)到預(yù)期的效果。根據(jù)統(tǒng)計顯示，在這20年內(nèi)，我國新建的城市污水處理廠已經(jīng)超過了500座，在實際的運行過程中，污水處理廠主要采用A2/O工藝，以及氧化溝工藝，據(jù)相關(guān)分析，不管采用哪種處理方法，在具體的運行過程中，污水處理廠都會消耗大量能源，不僅影響了污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益，也會影響社會的進(jìn)步，對社會的發(fā)展帶來不良的影響，所以，著重分析污水處理廠的相關(guān)內(nèi)容的是十分必要的。

2 污水處理廠的能耗結(jié)構(gòu)

1）提升系統(tǒng)的主要能耗。通過污水提升泵的應(yīng)用，可以使污水達(dá)到指定的高度，使污水自由的流動，在這個環(huán)節(jié)，其主要的能耗取決于污水的提升流量、速度，同時，提升的高度以及提升泵的運行效率等也具有密切的關(guān)系。對于提升泵的采購，值得重點考慮的是水泵的運行效率，提升泵的高效、長時間的運行，不但能節(jié)省大量的能源，還能增加污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益。通過污水處理廠的實際運行，造成提升泵工作效率較低的主要原因就是進(jìn)水量與提升機(jī)運行的所需水量不匹配，進(jìn)而降低了提升泵的運行效率。此外，提升系統(tǒng)在運行的過程中，其工藝、設(shè)備管理等，都影響這提升泵的工作效率。

2）曝氣系統(tǒng)能耗。處理污水的過程中，其中一項關(guān)鍵步驟為分解污水中的有機(jī)物質(zhì)，主要依靠微生物來分解有機(jī)物，并且需要氧氣的支持。在污水處理廠中，曝氣系統(tǒng)是一個關(guān)鍵的系統(tǒng)，在污水處理方面具有重要的意義，即：在污水中可以充分的溶解氧氣，在處理污水中的有機(jī)物的過程中，可以提供足夠的氧氣，以此來維持相關(guān)的活動，進(jìn)而高效的處理有關(guān)的有機(jī)物質(zhì)。

對于溶氧量的環(huán)節(jié)，經(jīng)過前幾年的研究，我們發(fā)現(xiàn)在實際的處理中，系統(tǒng)溶解氧氣的量常常高于正常的運行情況下的溶解氧氣量，假如污水氧氣的含量過高，這必然導(dǎo)致加快污染物的分解，進(jìn)而造成水中的營養(yǎng)不足，使污泥老化，且結(jié)構(gòu)比較松散，這就給污水的處理帶來了不良的影響。在運行過程中，曝氣系統(tǒng)也會消耗掉的過多的電量，甚至占據(jù)了整個污水處理廠的總消耗電量的14%，甚至更多。

3）污泥處理系統(tǒng)能耗。對于大量的污泥處理廠，經(jīng)過分析比較，在污水處理廠，污泥處理系統(tǒng)的耗電量占為總耗電量的13%，這也是一個關(guān)鍵的能耗點，其中，對于污泥處理系統(tǒng)來說，其耗電量影響的主要因素就是脫水機(jī)組的非高效的工作，造成了能耗的浪費。

3 污水處理廠節(jié)能優(yōu)化流程

經(jīng)過分析，對于污水處理廠的節(jié)能優(yōu)化，主要因素包括提升泵、曝氣系統(tǒng)以及污泥處理系統(tǒng)，我們應(yīng)該在這幾點出發(fā)。在具體的分析時，首先，要優(yōu)化提升系統(tǒng)；其次，優(yōu)化曝氣系統(tǒng)；最后，優(yōu)化污泥處理系統(tǒng)，以此來達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

1）泵房單元節(jié)能技術(shù)。分析污水泵的節(jié)能時，首先，應(yīng)該從設(shè)計的過程出發(fā)，充分考慮節(jié)能設(shè)計，在選擇提升泵時，應(yīng)結(jié)合管道系統(tǒng)的情況，遵循科學(xué)原則，使水泵處于高效的運行。同時，根據(jù)區(qū)域的地形，如果條件允許，要盡可能降低提升污水的高度，以此來實現(xiàn)降低水泵軸的功率。其次，要重視配套電機(jī)，在選擇電機(jī)時，其應(yīng)滿足水泵負(fù)荷的要求，進(jìn)而提高電機(jī)的工作效率。對于價格方面，高效電機(jī)的價格要比標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)高出15%～25%，通過兩者的實際應(yīng)用情況來看，后者的維護(hù)費用較高，消耗的電能更多，在進(jìn)行應(yīng)用之后，很難在短時間內(nèi)進(jìn)行回收。但是，前者的情況恰恰相反，在短時間，可以取得良好的回報，由此可見，設(shè)計、改造污水處理廠的過程中，為了減小污水處理廠的能效，應(yīng)選擇高效的

電機(jī)。最后，老式水泵要進(jìn)行更換，應(yīng)用新型的節(jié)能水泵，在水泵上還要安裝智能變頻調(diào)速系統(tǒng)，以此來減少不必要的轉(zhuǎn)動，有效的降低能源消耗，應(yīng)用先進(jìn)的變頻調(diào)速器，通過污水流量的調(diào)節(jié)，也降低了電能消耗，己經(jīng)投產(chǎn)的污水處理廠，對水泵要定期的維護(hù)，通過摩擦的減少，也能降低能耗。同時，盡量使用大小泵的組合，以此來滿足水量，避免管路水頭的損失，保持集水池的高水位，進(jìn)而降低了提升揚(yáng)程。

2）曝氣系統(tǒng)節(jié)能。對于曝氣系統(tǒng)來說，在具體的應(yīng)用過程中，其主要是給曝氣池輸送充足的氧氣，根據(jù)具體的情況，輸送的氧量的特征為高相關(guān)、多變量以及滯后等。目前，在我國的大部分污水處理廠，其操作方面基本都是人工操作，通過分析溶解氧的測定值、運行的工藝，以及設(shè)計值的偏差，科學(xué)地調(diào)節(jié)了曝氣設(shè)備的開啟速度，進(jìn)而有效控制了池內(nèi)的溶解氧濃度、微生物的反應(yīng)需求，但是，調(diào)整方式具有一個明顯的缺陷，就是在調(diào)整溶解氧之后，系統(tǒng)在需求上會發(fā)生改變，影響最終的處理效果。一般情況，在實際的設(shè)計過程中，作為設(shè)計人員，選擇風(fēng)機(jī)時，會以計算需求量為基礎(chǔ)，增加相應(yīng)的安全系數(shù)，以氧供氧的方法來適應(yīng)最大負(fù)荷，所以，這就使曝氣量與實際的需氣量具有很大的差值，進(jìn)而增加了曝氣單元的能耗量。

通過學(xué)習(xí)國外的發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗，具體的處理時，對溶解氧進(jìn)行在線監(jiān)測，將檢測的相關(guān)信息反饋于供氧系統(tǒng)，這就實現(xiàn)了設(shè)備的同步調(diào)整，同時，在設(shè)計方面，曝氣系統(tǒng)的運行要設(shè)置為定速與變速的結(jié)合模式：（1）對于定速設(shè)備，其在運行的過程中，要根據(jù)平均的供氧量來選擇，依靠定速運轉(zhuǎn)，進(jìn)而滿足供氧的需求；（2）對于調(diào)速設(shè)備的運轉(zhuǎn)，可以適應(yīng)需氧量的變化，以此來提升系統(tǒng)的工作效率，較少能耗量；（3）在系統(tǒng)運行的過程中，假設(shè)需氧量發(fā)生了較大的波動，那么，可增減運轉(zhuǎn)的臺數(shù)，實現(xiàn)補(bǔ)充。

3）污泥處理系統(tǒng)的節(jié)能途徑。對于污泥處理系統(tǒng)，之所以能耗較大，其主要原因就是選用了能力較大脫水機(jī)，而且，為了提高脫水的性能，過量的加入了絮凝劑。在實際設(shè)計時，要準(zhǔn)確的計算出污泥量、含水量，明確脫水機(jī)的能力、臺數(shù)，盡量進(jìn)行試驗，準(zhǔn)確地掌握絮凝劑的投量。除此之外，通過科學(xué)的計算，在處理污水的過程中，可以控藥劑的使用量，防止浪費。

5 結(jié)論

在污水處理廠，其節(jié)能降耗具有很強(qiáng)的綜合性，在具體操作的過程中，會涉及工藝、技術(shù)、設(shè)備等諸多的內(nèi)容。為了使處理污水的水質(zhì)滿足相應(yīng)的要求，要從污水處理廠的實際情況出發(fā)，通過科學(xué)的設(shè)計，運用有效的管理手段，減少不必要的能源消耗，并且，還應(yīng)對節(jié)能工藝進(jìn)行深入的研究，最終實現(xiàn)節(jié)約能耗，優(yōu)化污水處理廠的全流程。

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