城市污水处理厂节能降耗途径研究

城市污水处理厂节能降耗途径研究周婷朱义超2(1南京大学环境学院灌南县城东污水处理厂江苏南京2225002灌南县环保局江苏南京222500)水和能源是现代社会的两大基础性能源，但城市污水处理却是一个高耗能产业，降低污水处理能耗可以有效减少污水处理厂的运营成本，提高资金的利用效率。我国正处于快速发展时期，能源需求矛盾日益突出，走资源节约型发展之路才是解决这一矛盾的有效之举。据统计，2014年一季度我国城镇污水处理厂累计建成3622座，日处理污水能力1．53X105n，运行负荷率达79．9％。今年是实施节能减排“十二五”规划的收官之年，预期到时城市污水处理率将要达到85％。污水处理厂在污水处理过程中会产生许多污泥，按目前每万吨污水平均产生脱水污泥6．41t预测，到2015年底，全国脱水污泥产量将超过2600×104t。因此，切实做好污水处理厂节能降耗工作意义重大。1我国城市污水处理厂能耗及分布城市污水处理是高能耗行业，其能耗主要包括电能、药耗和燃料等多个方面，其中电耗约占总能耗的60％90％，电耗也成为了污水处理厂运行成本的主要组成部分。2011年，我国城镇污水处理厂用电量约为100×10kW·h，约占全国社会总用电量的0．2％。污水处理厂电能主要消耗在污水污泥的提升、生物处理的供氧、推动混合、污泥的处理处置、附属建筑用电和厂区照明等方面『1】。其中曝气能耗最大，约占到整个污水处理厂能耗的一半左右，此外，污泥处理环节能耗也不容忽视，我国污水处理厂在该环节的能耗约为3％～5％左右，与日本、美国等发达国家20％～30％相比有很大差距，这也反映出我国的污泥处理工艺和设备还有待进一步完善。城市污水处理厂处理单元能耗分布情况见表1。表1污水处理厂处理单元能耗分布处理单元宥硝化的污水厂活性污泥厂p160万／dr4]25万m／预处理9．91l8．930．431836提升裂8．2014．319．48榕栅、沉沙、初沉1．714．600．952级及深度处理65．454．969．8078．48曝气51．254．151．81混合9．40污泥回流策3O00．507．27二池0．900．44加药、混凝、过滤10．20．04消毒0．100．300．845．57污泥处理24．618．25．833．17浓缩ll90．105．O0消化10．0l4．2脱水2．703．900．83其他0．098．O04．162城市污水处理厂节能降耗途径分析从以上分析可以看出，我国城市污水处理厂的能耗分布主要在污水提升、处理以及污泥处理等单元，包括设备的电能消耗、污水处理和药剂消耗等，因此，我国城市污水处理厂节能的途径选择应该是在曝气和泵领域、污泥处理以及日常运行的节能设计优化等等。2．1污水提升泵站节能途径污水提升泵在整个污水处理中是主要的耗能设备之一，因此，具有优化提升泵站设计能够产生较大的节能效果。目前国内城市污水处理厂泵的能量高消耗主要由于电机效率不高、设计的运行能力超过了实际水量所需的能量、水量波动以及运行控制不良等原因所致。提升泵的优化节能主要途径有改工频泵为部分变频泵作为调速泵；所有提升泵都是变频泵[61，如绍兴污水处理厂通过提升水泵变频技术改造，节能达到12％；多级动态液位控制策略技术。在实际运行过程中通过转速加台数控制法，实现定速泵平均流量运行；当水流出现较大波动时应该适时增减运转台数，调速泵变速运转来适应水流量的变化；定期对水泵进行维护，以减少摩擦降低电耗。水泵的节能降耗最关键的是要提升泵的运行效率，在采用上述方法之外在泵设备上下功夫外，还需要加强日常的管理和高程布置等，结合污水处理厂的实际运行情况不断的总结最佳运行条件，以实现效率的最大化。2．2曝气设施节能途径曝气机是污水处理厂耗能最多的设备之一，降低污水处理厂的能耗关键是要做好曝气机的节能。在污水处理曝气环节的操作主要有风机、空气扩散、控制以及动力等方面，现实中造成曝气过高能耗的原因主要有设备容量过大、操作效率低等等，因此，可以通过优化曝气系统和智能控制来实现曝气机的节能降耗：考虑曝气机动力效率、氧利用率、堵塞故障以及工程造价等因素来合理选择曝气装置；选择渐减式曝气布置，如第1~3段分别按照35％、30％、25％进行布置；选择溶解氧自动控制系统来实现对溶解氧浓度的控制；选择变频器来改变交流电机的转速方式对风机流量进行控制，实现风机的节能。2．3污水处理节能途径污水处理环节的能耗主要产生于污水预处理和生化处理，其中预处理阶段主要包括格栅、沉砂池，生化处理阶段的主要能耗单元是曝气系统(之前已作论述)。这里重点探讨污水预处理环节的能耗。首先是做好格栅的安装，虽然整个格栅本身在污水处理过程中的节能空间不大，但对后续其他设备的降耗起着重要作用，需要做好格栅的安装，一般会选择将格栅安装在污水处理厂的前段或者污水渠道、泵房集水井