污水處理廠節(jié)能優(yōu)化措施分析及研究

陳建昌 李占江 袁國光 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)能意識的增強，對污水處理廠精準管理和成本能耗控制提出了更高的要求，需要長期對生產(chǎn)運行成本進行分析結(jié)束語與優(yōu)化控制，對系統(tǒng)持續(xù)進行改善。在污水處理廠成本構(gòu)成中，能耗指標是污水廠生產(chǎn)運行成本的重要組成部分，反映出污水廠運行效能與技術(shù)管理的先進性，其指標約占處理成本的50～70%左右，做好此項節(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)運行，設(shè)計處理水量72000m /d，目前實際處理水量約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準》一級標準的A 類標準，達到GB 50050—1995《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(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)進入污水處理廠，先經(jīng)旋轉(zhuǎn)格柵進行雜物攔截，進入來水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝潛水攪拌器對廢水進行攪拌防止其沉淀；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、助凝劑進行混凝聚合反應(yīng)；反應(yīng)后中間水進入高密度沉淀池，通過斜管填料進行泥水分離，上部凈水經(jīng)回流渠，進入V型濾池，經(jīng)濾池過濾后流入再生水產(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池，再經(jīng)隔膜泵輸送至板框壓濾機，壓榨成泥餅裝車外運。

圖1

附表：2018年污水處理廠耗電量統(tǒng)計表

3 運行能耗現(xiàn)狀

污水廠運行能耗主要為電耗、儀表用壓縮空氣消耗。通過對該污水廠2018 年運行能耗進行統(tǒng)計分析，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。

目前我國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 ，尚有進一步優(yōu)化挖潛的空間。

4 運行工藝耗電分析

通過對污水廠生產(chǎn)運行現(xiàn)狀綜合梳理，從三個方面對電耗使用中存在問題、節(jié)能優(yōu)化空間進行了分析：

4.1 生產(chǎn)設(shè)備缺陷造成的電耗增高

通過對工藝、運轉(zhuǎn)設(shè)備進行檢查、核算，生產(chǎn)工藝中存在2項缺陷，導(dǎo)致設(shè)備運轉(zhuǎn)電耗增加：

（1）調(diào)節(jié)池中共安裝有潛水電泵4 臺（Q=1050m /h，H=14m，55kW），由于出口逆止閥不嚴，部分污水通過逆止閥門回流至調(diào)節(jié)池，既造成了水的浪費，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 可通過工藝優(yōu)化降低的電耗

（1）污泥儲池攪拌器：2座污泥儲池共有攪拌器2套（電機22kWh），連續(xù)運行。根據(jù)高密度沉淀池污泥泵排泥的規(guī)律，對污泥儲池攪拌器運行時間進行調(diào)整，按照污泥儲池泥位來控制攪拌器運行時序，由連續(xù)運行改為間斷運行。

（2）污水廠加藥間設(shè)計聚合硫酸鐵儲藥池為地下式，用加藥泵加壓至前混凝系統(tǒng)加藥點，2臺加藥泵（電機0.25kWh）連續(xù)運行。通過對加藥點位置和空間進行實際測量，建議安裝高位加藥儲罐，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行設(shè)備，配有5臺中開雙吸泵（Q=1000m /h，H=60m，220kW），目前外送壓力平均約為0.42MPa。通過對供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運行的壓力趨勢計算，目前外送壓力存在盈余，可以考慮適當降低外送管網(wǎng)運行壓力，進而降低外送泵運行電流，節(jié)約電耗。

4.3 利用電網(wǎng)峰平谷電價差節(jié)約能耗

（1）高密度沉淀池污泥提升泵：可調(diào)整為谷段運行。

（2）板框壓濾機隔膜泵：可調(diào)整為平段、谷段運行。

（3）V型濾池反洗時間：可調(diào)整為平段、谷段運行。

（4）污泥儲池攪拌器：可調(diào)整為平段、谷段運行。

5 優(yōu)化措施及效果

5.1 消除設(shè)備缺陷，避免電耗浪費

（1）對潛水提升泵逆止閥門進行檢修，更換了密封配件，并對微阻緩閉裝置進行了清洗調(diào)整，使得逆止閥門達到開關(guān)靈活、系統(tǒng)可靠、關(guān)閉嚴密的技術(shù)要求，消除了回流水的問題。故障整改后，減開1臺潛水提升泵，按照運行電流90A核算，每月節(jié)減電量約33840kWh。

（2）對軋鋼廠約100t/h 壓力排水管道進行改造，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 工藝實施優(yōu)化，減少系統(tǒng)電耗

（1）按照系統(tǒng)排泥時序，對污泥儲池攪拌器運行時間進行了間斷運行試驗，運營時間由每天24h核減為12h，重新修訂運行時序后每月減少電耗13464kWh。

（2）對聚合硫酸鐵加藥方式進行了改造，在前混凝池上方安裝了兩個高位儲藥罐，兩個儲藥罐一用一備，防止出現(xiàn)儲藥中斷的情況，加藥方式改為自流式加藥，停運了2 臺聚鐵加藥泵，每月減少運行電耗306kWh。

（3）通過對供水用戶的調(diào)研和管網(wǎng)運行的壓力試驗，通過調(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，降低了水泵運行電流。

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

5.3 合理使用峰平谷電價差，進一步節(jié)能降耗

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

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

（2）板框壓濾機隔膜泵，2 臺泵運行，每臺每天運行6h 左右，采取谷段和平段運行的方式，與峰段相比，每月節(jié)約電價差額1141元。

（3）V型濾池反洗時間，所有濾池反洗時間均要求在平段、谷段進行，避免反洗泵在峰段啟動運轉(zhuǎn)，2臺反洗泵，每臺每天需運行4h左右與峰段相比，每月節(jié)約電價差額904元。

（4）污泥儲池攪拌器優(yōu)化為間斷運行后，將運行時間調(diào)整為平段和谷段，進一步降低電耗費用。

5.4 實施后效果

以上節(jié)能優(yōu)化措施全部實施后，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)化改造前對比，降低了16.7%，節(jié)能降費效果十分明顯。

系統(tǒng)優(yōu)化后耗電量統(tǒng)計表

6 結(jié)束語及建議

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

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