污水处理厂的能耗与能量的回收利用_孟德良

污水处理厂的能耗与能量的回收利用孟德良刘建广提要污水处理成本构成中运行费用占很大比重,因而采用节能的处理工艺与设备,将污水污染质中所含的潜能加以回收利用,将是降低污水处理成本的重要措施。主要结合德国对众多污水处理厂的运行所做的调查与分析结果,论述污水处理厂运行的合理能耗、节能措施及有机污染物潜能的利用等。关键词污水处理厂能耗节能1污水处理厂的能耗污水处理厂的能耗包括电耗与热耗。在德国的污水处理厂电能消耗中,用于污水生物处理过程的电耗大约占全厂用电的70%,污泥处理电耗占20%,厂区照明及办公用电占10%。污水处理厂电能的主要来源为外部电网及厂内沼气发电。污水厂热能的消耗主要用于污泥加热及厂区供热,一般用于污泥加热的热耗占全厂热耗的60%,消化池加热占30%,厂内供热占10%。污水厂热能的来源为外部供热管网、厂内利用外来燃料或厂内沼气产生的热量。德国斯图加特大学水污染控制与垃圾处理研究所提供了对欧洲不同工艺不同规模的1097座污水厂的调查研究结果。在这些被调查的污水处理厂中包括曝气氧化塘59座、生物转盘62座、生物滤池86座、污泥稳定活性污泥法382座、活性污泥法445座、活性污泥加生物滤池35座、其他类型29座。若按其处理规模分类,则不同处理规模污水厂的数量见表1。表1污水处理厂的规模与数量规模/cap<10001000～50005001～1000010001～100000>100000数量/座15534516737060注:cap为人口当量,按德国的标准每人口当量相当于每天BOD60g或水量140L,下同。通过对这些污水处理厂运行资料的分析,得出以下分析结果。1.1不同规模处理厂的实际水量与水质指标表2为诸多不同规模的污水处理厂的平均运行参数。从表2中可以看出进入污水厂的单位污水量随处理规模的增加而减小,其满负荷运转的程度也较高,人均COD负荷较小。这都从一定程度上印证了处理厂规模大,其单位处理成本低的规律。表2不同规模污水处理厂的单位污水量和生物段进水COD项目污水厂规模/cap单位污水量进水COD/m3/(cap·a)/L/(cap·d)/g/m3/kg/(cap·a)满负荷程度/%<100016644527745.967.01000～500013737534146.666.95001～1000014339233447.866.310001～10000011732033038.569.2>1000008222539732.874.71.2不同规模处理厂的能耗根据调查结果,不同规模的处理厂能耗分布见表3。表3不同规模处理厂的单位能耗项目处理厂规模/cap能耗均值/kW·h/(cap·a)80%频率值/kW·h/(cap·a)单位处理能耗/kW·h/m3/kW·h/kgCOD<100071.3112.50.521.811000～500049.468.50.351.115001～1000040.155.00.300.9210001～10000034.948.00.280.99>10000027.134.50.320.89总平均41.50.321.06表3清楚地表明,污水处理厂规模越大,其年人均能耗及单位污水处理能耗就越低。根据规模为10001～100000cap污水厂的调查结果,其主要耗能设施的能耗分布为:曝气池曝气6.38～32.40kW·h/(cap·a);污水过滤1.77～9.20kW·h/18给水排水Vol.28No.42002DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2002.04.007(cap·a);进水泵房1.03～7.58kW·h/(cap·a);污泥消化1.01～7.37kW·h/(cap·a);污泥回流0.99～6.08kW·h/(cap·a);污水混合0.64～4.82kW·h/(cap·a);内循环0.45～4.71kW·h/(cap·a);沉砂池0.02～4.12kW·h/(cap·a);中间泵房1.18～4.01kW·h/(cap·a);二沉池排泥0.15～3.40kW·h/(cap·a)等。接受调查的所有大于10000cap的污水厂主要单体处理设施的平均能耗为:曝气池曝气15.90kW·h/(cap·a);污水过滤5.64kW·h/(cap·a);进水泵房3.13kW·h/(cap·a);消化池搅拌1.01～7.37kW·h/(cap·a);污泥回流2.58kW·h/(cap·a);污水搅拌(脱N)2.01kW·h/(cap·a);内循环(脱N)1.75kW·h/(cap·a);预处理1.19kW·h/(cap·a);沉砂池曝气1.83kW·h/(cap·a);中间泵房2.56kW·h/(cap·a);初沉池排泥0.18kW·h/(cap·a);二沉池排泥0.42kW·h/(cap