污水處理廠污水處理節(jié)能技術(shù)與改進(jìn)分析

趙正清

摘 要： 基于可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需求，水資源利用上推出了諸多不同的技術(shù)手段，污水處理技術(shù)手段作為其中之一，在實(shí)際應(yīng)用過程中，不僅降低了生態(tài)污染，也提高了資源利用率。但一些污水處理技術(shù)需要耗費(fèi)較大能源，因此在后續(xù)的技術(shù)升級過程中應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)。基于此，結(jié)合實(shí)際案例深入分析污水處理廠污水處理節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)方向、改進(jìn)思路和具體的改進(jìn)策略，以求降低污水處理費(fèi)用、能耗，提高污水處理廠的整體效益。

關(guān)鍵詞： 污水處理廠 節(jié)能技術(shù) 技術(shù)優(yōu)化 控制優(yōu)化

中圖分類號： TU831文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）02-0071-03

Energy-Saving Technology and Improvement Analysis of Sewage Treatment In Sewage Treatment Plant

ZHAO Zhengqing

（ Hefei 15 Li River Capital Water Co.， Ltd.， Hefei， Anhui Province， 230000 China ）

Abstract： Based on the actual demand of sustainable development， many different technical means have been introduced in the utilization of water resources.Sewage treatment technology as one of them， in the practical application process， not only reduces the ecological pollution， but also improves the utilization rate of resources. However， some sewage treatment technologies require greater energy consumption， so the improvement of energy-saving technologies should be strengthened in thesubsequent process of technological upgrading. Based on this， this paper deeply analyzes the improvement direction， improvement ideas and specific improvement strategies of energy-saving technologies for sewage treatment plants with the practical cases， in order to reduce the cost of sewage treatment， energy consumption， and to improve the overall benefit of sewage treatment plant.

Key Words： Sewage treatment plant； Energy-saving technology； Technology optimization； Control optimization

污水處理廠在環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)、城市發(fā)展中的重要性不言而喻，是解決水污染和水資源短缺的關(guān)鍵性存在，但其在實(shí)際運(yùn)行中存在的能耗過大問題日益突出。想要在節(jié)能降耗的基礎(chǔ)上，展開高質(zhì)量的水資源處理，還需要對相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行更新、優(yōu)化，以此打造出科學(xué)、高效、節(jié)能的運(yùn)行體系，讓污水處理廠的生態(tài)效益得到最大化。

1 項(xiàng)目概況

某污水處理廠項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模為15萬m3，處理工藝采用A2/O工藝，將A2/O工藝與生物處理技術(shù)相結(jié)合，并對污泥進(jìn)行土地利用，在減少占地面積的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對污水的有效處理。該廠設(shè)計(jì)處理能力為1萬m3/d，采用兩級生物池進(jìn)行二級污水處理。一級生物池的容積為2 000 m3，生物池容采用一步提升曝氣池設(shè)計(jì)方式；二級生物池的容積為1 000 m3，污泥處理系統(tǒng)主要包括污泥脫水系統(tǒng)和污泥濃縮系統(tǒng)。通過對污水廠項(xiàng)目建設(shè)情況進(jìn)行分析可知，該污水處理廠建成后將承擔(dān)周圍區(qū)域的污水收集、處理任務(wù)，其建成后不僅能有效解決周圍區(qū)域的污水排放問題，還能提高水資源利用效率，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。因此該污水處理廠的建設(shè)具有重要意義，但在實(shí)際運(yùn)行過程中仍然存在著一定的能耗問題。

2 節(jié)能技術(shù)分析

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的污水量也越來越多，不僅對環(huán)境造成了一定程度上的污染，也會造成水資源的浪費(fèi)。為了更好地解決污水處理問題，污水處理廠應(yīng)在節(jié)能技術(shù)方面進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以提升污水處理效率。污水處理廠是城市污水處理系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，然而，污水處理過程中所涉及的技術(shù)非常復(fù)雜，且由于各地區(qū)的水質(zhì)和氣候條件不同，所適用的工藝也不同。因此，在處理污水時(shí)所需要耗費(fèi)大量的能源。如果能夠采用先進(jìn)、高效、節(jié)能的處理技術(shù)來對污水進(jìn)行處理，將會取得更加理想的效果。而在實(shí)際生產(chǎn)中，往往會出現(xiàn)設(shè)備老化、運(yùn)行不穩(wěn)定等問題。同時(shí)，由于污水水質(zhì)較差、水量較大等原因，使污水處理過程中所消耗的電能和熱能也很大[1]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要采取有效措施來提高節(jié)能效果，降低能源消耗。節(jié)能技術(shù)主要包括3個方面：第一是合理設(shè)計(jì)工藝流程；第二是采用先進(jìn)的工藝技術(shù)；第三是優(yōu)化設(shè)備配置等。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)不同的水質(zhì)、水量和工藝流程等情況進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。

污水處理是高能耗的行業(yè)，能源消耗量占整個污水處理過程的60%以上。目前，我國大部分污水處理廠主要依靠電能來維持運(yùn)營，能源消耗量大且成本較高。因此，如何降低能耗是污水處理廠面臨的重要問題。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，污水處理廠的處理效果面臨著更高的要求。然而，由于技術(shù)、設(shè)備和管理等方面的問題，目前部分污水處理廠的處理效果并不理想，不能達(dá)到預(yù)期的處理效果。因此，如何提高處理效果也是污水處理廠需要解決的問題。常見的節(jié)能工藝方案包括如下幾個方面。第一，厭氧生物處理技術(shù)。厭氧生物處理技術(shù)是一種高效、低能耗的污水處理技術(shù)，其主要原理是在厭氧條件下，厭氧微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等氣體。這種技術(shù)的應(yīng)用可以有效地降低能源消耗，同時(shí)還可以產(chǎn)生能源，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。第二，高效節(jié)能曝氣設(shè)備。曝氣設(shè)備是污水處理中重要的設(shè)備之一，其能耗也是污水處理廠主要的能源消耗之一。高效節(jié)能曝氣設(shè)備的應(yīng)用可以有效地降低曝氣設(shè)備的能耗，提高氧氣的利用率，同時(shí)還可以提高污水的處理效果。第三，膜分離技術(shù)。膜分離技術(shù)是一種新型的污水處理技術(shù)，其原理是利用膜的孔徑大小不同來分離污水中的懸浮物、有機(jī)物和無機(jī)物等。膜分離技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高污水的處理效果，同時(shí)還可以降低能源消耗和成本。未來的污水處理不僅需要解決環(huán)境污染問題，還需要注重資源的利用和節(jié)約。通過將污水中的有用物質(zhì)回收再利用，將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的資源，如肥料、能源等，從而實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2]。

3 節(jié)能技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化具體措施

3.1 工藝方案優(yōu)化

優(yōu)化污水處理流程是提高污水治理效果的關(guān)鍵措施之一。通過對污水治理流程進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，可以降低污水處理的能耗和成本，提高污水治理效果。同時(shí)還可以縮短污水治理時(shí)間，減少對環(huán)境的影響。未來的污水處理流程將會更加注重環(huán)保和節(jié)能減排，通過引進(jìn)新的技術(shù)和設(shè)備來提高處理效率和處理質(zhì)量。同時(shí)還會更加注重資源的回收和利用，通過將污水中的有用物質(zhì)回收再利用來降低能源消耗和成本[3]。以某污水處理廠為例，本項(xiàng)目污水廠主要處理城市生活污水，水質(zhì)屬于一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。原工藝采用二級生物處理+二沉池+消毒的處理流程，由于該工藝在運(yùn)行中容易產(chǎn)生污泥膨脹問題，導(dǎo)致處理效果不佳，因此需要對工藝進(jìn)行優(yōu)化。本項(xiàng)目原工藝采用的是傳統(tǒng)的活性污泥法，主要利用普通的曝氣池，同時(shí)設(shè)置了一個初沉池和二沉池，為了避免污泥膨脹問題的發(fā)生，在二沉池后設(shè)置了污泥回流系統(tǒng)。通過以上操作，能夠使剩余污泥中的有機(jī)物得到充分利用，從而降低污水廠運(yùn)行成本。另外，在二沉池中設(shè)置了兩個堰板，每個堰板均為4孔板結(jié)構(gòu)。通過這一設(shè)置能夠更好地控制污水和泥水的混合情況，有效降低了污泥膨脹問題出現(xiàn)的概率。由上可知，該污水處理廠引入了預(yù)處理技術(shù)，可以有效去除污水中的大顆粒雜質(zhì)、懸浮物、有機(jī)物等，為后續(xù)處理工藝減輕負(fù)擔(dān)。科學(xué)采用預(yù)處理技術(shù)，可以平衡處理工藝的負(fù)荷，提高污水處理的效率和質(zhì)量。在實(shí)際優(yōu)化過程中，采用格柵、篩網(wǎng)等物理方法進(jìn)行預(yù)處理，可以去除大顆粒雜質(zhì)和懸浮物；采用化學(xué)方法進(jìn)行預(yù)處理，可以去除有機(jī)物和重金屬等有害物質(zhì)。污水處理廠還可以通過采用高效生物處理技術(shù)，如高效微生物反應(yīng)器、生物膜反應(yīng)器等，提高污水處理的效率，實(shí)現(xiàn)污水處理廠的環(huán)保節(jié)能目標(biāo)。

3.2 設(shè)備選型優(yōu)化

引進(jìn)先進(jìn)的污水處理設(shè)備可以提高污水治理效果和處理效率。同時(shí)還可以降低污水處理的能耗和成本，提高污水治理的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。目前，我國大部分污水處理廠所采用的工藝為活性污泥法，其原理是通過活性污泥在水中的吸附、凝聚、沉淀等作用來達(dá)到去除污水中污染物的目的。但該方法需要在人工控制下才能發(fā)揮作用，且運(yùn)行過程較為復(fù)雜，成本較高，因此，可以將活性污泥法與其他工藝相結(jié)合，如MBR工藝、生物膜法等。由于這些工藝的處理效果較好，并且處理過程簡單，在節(jié)能方面也具有一定的優(yōu)勢。該項(xiàng)目所采用的是MBR工藝[4]。MBR工藝主要包括膜生物反應(yīng)器、膜法生物反應(yīng)器。由于該污水處理廠采用的是MBR工藝，因此所需要的設(shè)備也主要為膜生物反應(yīng)器，該設(shè)備主要包括膜池、膜組件和生物反應(yīng)器三部分。在設(shè)備選型方面，應(yīng)充分考慮污水處理廠所處區(qū)域的水質(zhì)條件、設(shè)備運(yùn)行狀況以及實(shí)際處理需求等因素。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量、處理后出水水質(zhì)等參數(shù)綜合考慮選擇合適的膜組件。以上述污水廠為例，原有的污水提升泵站和鼓風(fēng)曝氣裝置都存在能耗高、效率低的問題。為了解決這些問題，該污水處理廠決定進(jìn)行設(shè)備升級改造。針對污水提升泵站，該廠經(jīng)過市場調(diào)研和實(shí)際測試，選擇了型號為D155-67-100的潛水泵作為新的設(shè)備。這款潛水泵在額定流量下，每小時(shí)耗電量為155 kW·h，揚(yáng)程為67 m，效率高達(dá)92%。相比原來的水泵，這款水泵在流量和揚(yáng)程上都有所提高，而能耗卻降低了10%以上。鼓風(fēng)曝氣裝置上，該廠選擇了型號為曝氣頭80的微孔曝氣裝置。這款曝氣裝置采用了微孔曝氣技術(shù)，使氧氣利用率提高了30%，同時(shí)減少了能耗。在實(shí)際運(yùn)行中，這款曝氣裝置的氧利用率達(dá)到了95%，比原來的曝氣裝置提高了10%以上。經(jīng)過設(shè)備選型升級改造后，該污水處理廠的能耗和資源消耗得到了顯著降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造后該廠的年處理能力提高了20%，而總能耗下降了15%。除了上述手段之外，必要情況下還可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對污水處理廠的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控，提高管理效率，減少人力成本。另外，可以對現(xiàn)有的污水處理設(shè)備進(jìn)行自動化改造，如使用智能傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對污水處理全流程的自動化監(jiān)控和控制。

3.3 工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化

未來的污水處理將會更加注重信息化和智能化建設(shè)，通過結(jié)合新的技術(shù)和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)智慧水務(wù)建設(shè)。智慧水務(wù)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析來優(yōu)化污水處理流程和處理質(zhì)量，同時(shí)還可以提高管理效率和處理效率。在工程設(shè)計(jì)中，污水處理廠應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，合理地進(jìn)行工藝選擇，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)充分考慮污水處理廠的用地條件，為工程施工提供便利。在污水處理廠的選址上，要綜合考慮周圍的環(huán)境、氣候等因素，選擇合適的區(qū)域建設(shè)污水處理廠。例如：在該項(xiàng)目中，經(jīng)過多次選址和考察后發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域周邊的環(huán)境較為適宜建設(shè)污水處理廠，因此將廠址選擇在了該區(qū)域內(nèi)。在設(shè)計(jì)中可以充分考慮廠區(qū)四周的綠化環(huán)境和交通條件，合理地規(guī)劃廠區(qū)內(nèi)的土地。污水處理廠在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮廢水、污泥和污泥處置的問題。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將處理后的廢水和污泥進(jìn)行妥善處理后才能排放，減少對周圍環(huán)境的污染。同時(shí)還需要考慮污泥處置問題，主要包括兩個方面：一是對污泥進(jìn)行無害化處理；二是將其制成有機(jī)肥或其他產(chǎn)品。首先需要對污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行分析，確定進(jìn)水水質(zhì)是否滿足要求；其次需要對污水廠內(nèi)各構(gòu)筑物、設(shè)備進(jìn)行分析和選擇，以確保所選用設(shè)備及工藝的合理性；最后需要確定污泥處置方案[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，污水處理是環(huán)境保護(hù)和城市發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，對于保護(hù)環(huán)境、提高水資源利用效率、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為了提高污水處理效果和處理效率，降低能源消耗和成本，需要不斷引進(jìn)新的技術(shù)和設(shè)備，優(yōu)化污水處理流程和管理措施，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和教育，增強(qiáng)環(huán)保意識和責(zé)任心。同時(shí)還需要注重資源的回收和利用，推動智慧水務(wù)建設(shè)和污水資源化利用，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉春虎.污水處理廠污泥干化技術(shù)分析及節(jié)能降耗應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2022（12）：205-206.

[2]王乃亮，黃慧，高磊.污水處理廠污水處理節(jié)能技術(shù)改進(jìn)研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2022（5）：68-71.

[3]付喻珊.污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)研究及途徑有效分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2021（2）：9-10.

[4]錢福娜，張德同.污水處理廠創(chuàng)新節(jié)能措施技術(shù)分析[J].節(jié)能與環(huán)保，2023（6）：69-71.

[5]李升，焦方方，王航航，等.污泥厭氧消化/熱解氣化耦合技術(shù)處理市政污泥[J].中國給水排水，2023，39（16）：110-115.