城市污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施

减少水电煤气等公用事业的消耗，通过节能措施降低费用。 #生活技巧# #省钱攻略#

        王珲
        浙江正泰中自控制工程有限公司，浙江 杭州 310018
        摘要：我国城市化建设进程速度较快，城市每天有大量的污水需要进行处理，这也导致城市水资源匮乏现象十分突出。目前城镇污水处理厂在对污水处理过程中存在能源消耗量大的问题，为了实现节能降耗的目标，需要对污水处理厂能耗情况进行分析，从而采取有效措施实现污水处理厂的节能。
        关键词：污水处理厂；能耗分析；节能降耗
        1 节能减耗控制在污水处理厂运行中的重要性
        近年来，污水厂在进行工作的过程当中已经出现了节能的意识及相关措施。但是，在整体的工作过程当中，依然损耗着大量的能量，虽然污水处理已经增加，但由于整体技术的限制，技术方面相对比较落后，节能损耗的成效不是很明显，并没有达到预期的效果，这就导致了在实际的节能运行过程当中，污水处理厂仍然消耗大量能源，无法充分节约能源。因此，应当采取相关的措施，进一步提高节能减排的办法，在具体的污水处理过程当中，减少能源的消耗，提高污水处理的质量和效率，进一步促进污水处理厂的质量发展，促进社会效益的提高。
        进行污水厂运行中的节能降耗控制，有利于全面改善居民的生活环境，随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高。因而导致相关的生活污水以及工业用水量只会只增不减，如果不对于污水厂进行节能降耗控制，就会产生大量的能耗损失，它对该市的居民和相关工厂产生了重要的负面影响。
        2 城市污水处理厂消耗的主要资源
        2.1 电耗
        根据美国的用电统计，城镇污水处理厂的总电耗约占美国总电力负荷的3%，随着人口的增长和污染物去除标准的不断提高，未来15年内用于污水处理的总用电量还将继续增加20%以上。随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂电耗占全国总电耗的比例也在逐年增加。目前我国城镇污水处理厂平均电耗为0.29kW·h／m3，82%以上的污水处理厂电耗不低于0.440kW·h／m3，相当于发达国家20世纪初或更早期的水平，因此，仍存在很大节能潜力。城市污水处理厂中电耗主要发生在污水提升系统、二级生化处理的供氧系统和污泥处理系统三部分，分别占工艺总电耗的25%、55%和13%。其中二级生化处理单元的能耗主要集中在鼓风机、搅拌器和内外回流泵上，鼓风机占二级处理单元电耗的75.13%，占总运行电耗的51.81%，是全厂最大的耗能处理单元，因而对于二级处理单元及全厂的节能重点应该在鼓风机的节能降耗上。
        2.2 药剂资源消耗
        我国污水处理厂中常用的药剂污水处理资源就是絮凝剂。絮凝剂主要是由聚合氯化铝以及其他人工合成物合成的，1万t需要处理的污水就要花费±9kgpam的絮凝剂。根据市场价格来看1t的聚丙烯酰胺絮凝剂则需要花费将近25万左右的费用，价格高昂的药物消耗量致使污水处理厂的成本大幅度提升。絮凝剂不仅会导致污水处理厂的成本增加，还有着污染自然环境的问题，由于絮凝剂在使用后是无法回收的，因此在之后的药剂处理也较为繁琐。
        3 污水处理厂节能降耗措施
        3.1 合理选择设计参数
        结合国家标准对珠海市已投产的污水处理厂的进水水质与排水水质进行对比，提出合理的污水进水量，尽可能避免进水取值过高，使设备过大，从而造成能源损耗过大而造成浪费。
        3.2 污水预处理
        污水预处理是指污水进入正式处理前对污水进行简单处理。污水预处理的主要设备有格栅和沉砂池。

两者作用不同，隔栅类似于栅栏，可以对污水中体积较大的物体进行隔离，以防止堵塞污水处理设备，导致其难以正常工作。隔栅在节能减耗环节中可操作性、可提升性都不算太高，但是它的意义重大，隔栅是否能正常工作对后续节能减耗环节能否完成具有较大影响。沉砂池的作用是过滤污水中的泥沙和其他较为细小的颗粒物，它保障了后续设备污水处理的效果[1]。不同情况下所需要的沉砂池类型也不同，比较常见的有平流式、曝气式。人们需要根据具体情况来选择，有效过滤污水中的泥沙，使得后续环节有条不紊地进行。平流式沉砂池设备耗能较低，节能降耗效果明显。
        3.3 生化处理过程节能降耗措施
        在目前诸多的城市污水处理厂中，利用好氧处理工艺降解污水中的有机物方式占据主要地位。生化处理过程即改良式氧化沟工艺，该处理方法需要消耗一定的能量，向污水中供氧，使得污水中的有机物与微生物充分的接触。生化处理过程的能耗主要集中在生物池的潜水搅拌器、鼓风机、回流污泥泵和内回流污泥泵，约占总能耗的59%。氧化沟中的曝气机是该工艺节能的关键，一般通过以下两个方面来节能降耗，一方面确定溶解氧的分布，从而提高曝气机的充氧效率。另一方面利用好溶解氧和出水氨氮双重控制降低能耗，利用智能系统代替人为控制曝气；根据水质和水量的变化或曝气池所需的DO浓度来计算调节曝气设备的参数从而做到精准曝气，提高曝气效率减少曝气机的台数，达到节能减耗的目的。
        3.4 曝气设施节能
        曝气设备的节能降耗会直接影响污水处理的成本。根据相关调查得知,曝气耗能是污水处理厂能耗的主要部分,约占整个能耗的五成左右。因此,做好曝气设备的节能工作至关重要,具体可以从以下几方面入手:①针对曝气的系统进行优化处理。优化以曝气池的精确曝气控制系统、SBR 低氧微膨胀远程诊断专家系统、根据所需处理负荷的A2/O 工艺污水处理厂运行调控技术以及污水处理厂全流程智能控制系统等污水处理厂控制系统和控制技术,实现了以节能降耗为目标的污水处理厂智能控制。在污水处理过程中完成对溶解氧、即时负荷,水厂流量、水位的控制。并采取渐减式的曝气布置方案。在第一段到第三段,分别按照35%、30%、25%的比例安排曝气布置,使之精准曝气,在阶段性提高污水处理效果的同时,也降低了能源消耗。②选择变频器有效的改善交流电机的转速方式。运用变频器合理控制风机的具体流量,降低风机的能源消耗。
        3.5 药剂消耗节能途径
        污水处理厂药剂消耗主要是针对深度处理、消毒处理和污泥处理工艺中的中的药剂消耗。深度处理是通过向水中投加药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合并沉淀的目的。常用药剂主要包括无机盐类混凝剂（工业硫酸铝、明矾、三氯化铁、聚合氯化铝等）和有机合成高分子混凝剂（聚丙烯酰胺、脱絮凝色剂、天然絮凝剂等）。针对除磷，常用的方法有生物除磷、PAM结合PAC、铁盐等。生物除磷技术无需投加药剂、污泥产量又少，但这项技术工艺较为复杂，需要在实践中不断的加以完善。化学除磷，可以尝试使用高分子混凝剂除磷，能够有效降低药耗。消毒的目的主要是利用物理或者化学的方法杀灭废水中的病原微生物，以防止其对人类及畜禽的健康产生危害和对生态环境造成污染。消毒的方法主要包括物理法（加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等）化学法（氯、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧和重金属离子等）。针对涉及药剂消耗的方法主要通过合理配比、减小加药量来实现降耗。
        4 结语
        为了促进污水处理厂的可持续发展，必须以节能降耗为目标，积极采取有效的措施，进而确保目标的实现。所以，对污水处理厂节能降耗的运行措施进行讨论十分有必要，只有相关人员重视污水处理厂的节能降耗，了解现阶段污水处理厂能耗情况，并且积极采取措施，才能够从根本上解决问题，才能够做好污水处理工作。
        参考文献：
        [1]徐晓宇，李春光.污水处理厂运行的节能降耗技术进展.给水排水，2009，35（12）：47～50.
        [2]袁宏林，王晓昌.DE型氧化沟的脱氮除磷过程.西安建筑科技大学学报，2002，34（1）：34～37.
        [3]杨凌波，曾思育，鞠宇平，等.我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J].给水排水，2008，34（10）：42～45.

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