广西典型城市污水处理厂能耗分析

第３７卷第１期２０１７年２月桂林理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ３７Ｎｏ１Ｆｅｂ２０１７文章编号：１６７４－９０５７（２０１７）０１－０１８６－０５ｄｏｉ：１０３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７４－９０５７２０１７０１０２８广西典型城市污水处理厂能耗分析陈珍１，成官文１，胡喆１，梁宁书２，覃许江２（１桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心，广西桂林５４１００４；２广西壮族自治区投资项目评审中心，南宁５３００００）摘要：氧化沟工艺、Ａ２／Ｏ工艺、ＳＢＲ及其变种工艺是广西乃至全国污水处理的主要工艺，对比研究３种处理工艺能耗，利于污水处理的节能降耗。经对这３种工艺的３个污水处理厂（Ａ、Ｂ、Ｃ）能耗结构分析，结果表明：３个污水处理厂各环节能耗处于较合理水平，主要耗能均发生在污水提升、曝气供氧和污泥处理３个环节；Ａ、Ｂ、Ｃ３个厂比能耗分别为０１６、０１７、０２１ｋＷｈ／ｍ３；污水处理厂能耗受进水水质、运行负荷率、规模、季节等因素的综合影响。关键词：污水处理厂；经典工艺；能耗结构；比能耗；节能降耗中图分类号：Ｘ７０３文献标志码：Ａ“十一五”时期，我国第一次提出“节能减排”的概念，把降低能源消耗强度和减少主要污染物排放总量确定为国民经济和社会发展的约束性指标。“十二五”规划又明确了具体目标，到２０１５年主要产品单位能耗指标达到先进节能标准的比例大幅提高，风机、水泵等主要耗能设备能耗指标达到国内或国际先进水平，重点工业行业、农业主要污染物排放总量大幅降低［１］。城市污水处理厂应实施以智能控制为关键技术的全流程节能降耗技术［２］，广西为西部欠发达地区，城镇污水处理设施较为落后，为了响应国家关于节能减排的要求，研究广西典型污水处理厂的能耗特征及其影响因素具有重要意义。广西污水处理厂多采用氧化沟、Ａ２／Ｏ、ＳＢＲ及其变种工艺，三者占了全区污水处理厂总数的８６％，其中氧化沟工艺３８座，Ａ２／Ｏ工艺２２座，ＳＢＲ及其改良工艺３３座［３］。因此本文就广西分别采用氧化沟、Ａ２／Ｏ和改良ＳＢＲ工艺ＭＳＢＲ的３座典型污水处理厂进行了能耗分析，为广西城镇污水处理厂节能减排和技术改造提供参考。１污水处理厂的基本情况Ａ污水处理厂位于南宁明阳工业园区，设计规模为２×１０４ｍ３／ｄ，采用氧化沟处理工艺。园区企业主要从事木薯加工、酒精制造和蔗糖生产，每天都有大量的工业废水和生活污水排放。Ｂ污水处理厂位于柳州市龙泉山北侧，设计规模为２５×１０４ｍ３／ｄ（其中一期为１０×１０４ｍ３／ｄ，二期为１５×１０４ｍ３／ｄ），采用Ａ２／Ｏ脱氮除磷工艺辅以化学除磷技术。Ｃ污水处理厂位于南宁市白沙大道，二期工程设计规模为２４×１０４ｍ３／ｄ，采用改良型ＳＢＲ（ＭＳＢＲ）处理工艺。３座污水处理厂均正常稳定运行，污水处理厂出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）一级Ｂ标准。２能耗结构分析３个污水处理厂各单元的能耗统计结果如表１。按照污水处理的预处理段、生物处理段、污泥处理段划分，Ａ、Ｂ、Ｃ厂各段的能耗占比分别为：收稿日期：２０１５－０７－１０基金项目：广西壮族自治区发展与改革委员会基金项目；广西高等学校高水平创新团队及卓越学者计划项目（００２４０１０１３００１）作者简介：陈珍（１９９０—），女，硕士，研究方向：水污染控制工程，３１７３２６３５７＠ｑｑｃｏｍ。通讯作者：成官文，博士，教授，１９８６０１７＠ｇｌｕｔｅｄｕｃｎ。引文格式：陈珍，成官文，胡喆，等．广西典型城市污水处理厂能耗分析［Ｊ］．桂林理工大学学报，２０１７，３７（１）：１８６－１９０．２０７２％、６９５５％、９７１％；２９８９％、６５７０％、４４１％；３７８７％、５８９９％、３１５％。数据表明，尽管各污水处理厂的规模、工艺类型不同，但就污水处理厂各单元能耗占总能耗比例而言，具有明显的相似性，各厂的主要能耗均发生在污水提升、曝气供氧和污泥处理环节。２１供氧曝气环节从表１可以看出，Ａ、Ｂ、Ｃ厂（二期工程）的曝气设备能耗占比分别为３８０５％、４９６５％、４３８８％，为污水处理厂第一能耗环节。Ａ厂氧化沟的曝气与水下推进能耗共占总能耗的６２１５％。曝气设备能耗比例为３８０５％，低于全国一般氧化沟污水处理厂［４］。一般情况下，氧化沟多采用机械曝气，在供氧量相同情况下，鼓风曝气比机械曝气省电（动力效率比鼓风曝气低３０％～４０％）［５］。Ａ厂以工业园区工业废水为主，主要接纳园区内木薯加工、酒精制造等企业的污水处理站生化处理后的出水，进水污染物浓度普遍较低，且可生化性较差，污水处理需氧量总体偏低，故污水处理厂采