污水處理電耗分析和節能措施研究

華震寧

（浙江省嘉興市聯合污水處理有限責任公司，浙江 嘉興 314000）

1 引言

隨著經濟的發展，工業化、城市化進程明顯加快，人口逐漸增多，我國的污水處理工作日漸緊張，處理量也在逐漸增加，使得各界必須注意到污水處理的情況。污水處理不當可能會引發二次污染，保護環境是必須注意的話題。如何處理電耗問題，怎樣才能做到節能環保，針對這些問題進行了探討。

2 污水處理存在的問題

2.1 污水處理廠資金和經費短缺

我國的污水處理廠眾多，但是城市的污水處理情況并不是很有成效，處理率并不高，處理的量只能說是杯水車薪。現在大的城市已經在著手規劃處理水問題，但是一些小的城市并沒有把其納入規劃當中，對于污水處理還沒有建立專項資金，政府籌資力度不強，環境污染程度加劇。現在我國已建成的污水處理廠中，沒有滿負荷運行的占一半以上，很大程度上是經費的問題，一些省市并沒有專門收取污水處理費，有的只收取工廠和企業的，有的雖然對居民也收取費用但是收費的標準低，污水處理所需要的費用之高是收費標準滿足不了的。

2.2 進口設備修理困難

進口的污水處理設備經過幾年的使用出現了不同程度的損壞，大量的修理費用是值得考慮的。有的損壞嚴重的必須請國外的專家修理，但維修成本的高昂讓污水處理廠負擔不起，有些配件，已經停止銷售，這樣必須找國內的人員進行測繪、加工，或者是從國外購進形同的淘汰設備來滿足維修的需求。大量的維修工作有國內維修人員負責，以減少資金緊缺問題。進口設備才會發揮其優勢。盡管這樣在一定程度上還是影響了污水處理的進度。

2.3 工藝選擇上的失誤

污水處理工藝選型沒有因地制宜的結合當地的情況選擇處理工藝，只選擇熱門的工藝。只是看到熱門工藝表面的東西卻沒有作實質性的了解，更不會考慮當地的水質和處理完的水如何利用問題，造成資本的浪費，使資金運轉困難。

2.4 污水處理程度不夠

污水處理程度不夠污水經過工藝處理雖然達到國家標準的排放指標，可是污水處理過程中一些污泥并沒有處理好，很有可能造成又一次環境污染。污泥沒有處理好就用作做肥料，會給環境造成又一次的破壞。如果污水處理程度不夠會使再生水源利用起來比較困難。資金少，使得設備缺少，進水池、初沉池、儲泥池、脫水機房都會產生不同程度的惡臭現象，會給工作人員的健康問題帶來隱患，也會影響居民的身心健康。為了創造一個清新的環境，保證人們的身心健康，使環境污染可以減少，需要污水處理廠通過不同途徑來解決除臭裝置問題。

3 污水處理電耗分析

（1）隨著經濟的發展，工農業以及居民用水和排放的污水在逐漸增多。我國能耗能源主要包括電能、燃料、藥劑等，但是電能耗的比例最大。我國在污水處理環節上還比較薄弱，雖然國外有一些成功的案例，但是國內受資金、設備等條件的限制，并不能充分應用先進的理念。據數據表明，我國自1927年建立第一座污水處理廠以來，污水處理方面進展很快，規模也在不斷地擴建中，城鎮污水處理廠的電耗分布與正態分布存在明顯的差異。進一步采用K-Mcans快速聚類法研究529座二級處理廠的電耗分布情況。在k=3的情況下，聚類結果為：82%的污水處理廠（439座）能耗不高于0.4且對進水水質和出水要求也各不相同，耗電量也不同。即使是同一個城市同種方法處理起來也各不相同，85座污水處理廠能耗處于0.441～1.020，其他的10座物理污水處理廠能耗1.021～2000kW·h／m3范圍內，以此可以看出污水處理廠能耗水平還是比較均勻的。而0.440kW·h／m3的能耗可以作為將來政府監管污水處理廠運行績效的警戒上限值。而美國在1999年美國污水處理廠的平均耗電為0.26kW·h／m3，日本也是在0.26kW·h／m3，2000年的德國污水處理廠平均電耗0.32kW·h／m3，但是這些能耗值包括了污水消毒、污泥消化、焚燒等環節，但是這些都是我國目前尚未普及的能耗環節。在2006年時我國污水處理平均電耗0.29kW·h／m3，與發達國家相比，我國仍有較大的節能發展空間。

（2）污水的排放量增多所需的耗電量也逐漸呈上升趨勢，人口的增加，也會使耗電量增大。在這種狀態下，引起了國際各方的重視。不同地區的處理方法不同污水處理方法耗電結果也不同。污水處理程度與噸水耗電量是成正比的，不同行業的污水對于不同行業的耗電量也各不相同。水質較差、成分復雜且污染物含量較多的處理的成本較高，在國家的二級污水處理廠中，污水處理是通過進水泵和生物處理的曝氣池供氧等工藝來對其進行處理的。

（3）影響污水處理廠能耗的要素是污水處理廠所處地區的自然環境和社會環境特征、污水處理廠的工藝、污水處理廠的單位性質、處理量、污染物去除量、所接納的工業廢水比例等。在詳細分類時，較小的樣本數會影響結論的可靠性，特別是采用實際處理能力進行平均能耗計算時，個別數值會對計算結果產生較大的影響。在2006年的結果上建立了數學表達式用來描述能耗規律。

4 節能措施

4.1 改進工藝單元

針對耗電較大的工藝單元進行改進，減少總耗電量，與傳統的耗電相比較，沒有混合液回流泵，在泵耗電中也因此沒有回流，在這種狀況下，可節省能源且降低成本，開發處理污水新技術、新方法來減少耗能的開發，推廣能耗小的污水處理新技術和新方法，改進耗電量較的進水泵，將泵房不同地方的污水提升，還要提升進行集中處理。污水處理廠處理污水量較大，輸送線路較長。污水管道埋的很深，泵房需要的用電量達到24%左右，泵房節能應該首先考慮正確選泵，使提升泵工況點在高效段內運行。可通過利用先進變頻調速器調節污水流量，降低電能消耗。合理布置污水處理流程，污水處理廠曝氣池的傳統布置方式是均勻和單邊布置的，單邊布置原以為有利于保持真正推流，還可以減小風量，但多年的實踐和研究表明，這種布置方式氧的轉移率較低，能源浪費很大，不如全面曝氣效果好，全面曝氣可使整個池內均勻產生小旋渦，形成局部混合，同時可將小氣泡吸至1／3～2／3深處。改善曝氣設備采用微孔鼓風曝氣器，可以減小氣泡尺寸增大表面積，提高氧的利用效率，因而轉移速度高，節約風量，可節省近20%的曝氣能耗。

4.2 加強水泵的管理與維護

以污水處理要求為前提，受到多種因素的影響減少管道長度及局部阻力，降低污水提升泵揚程，此外，調節泵的運行方式，降低水泵軸功率，加強對水泵的管理和維護也是有效的辦法，且節能效果明顯。格柵雖能攔截污水中體積較大雜物，但是污水流過時，由于柵條的阻擋可能會破壞水頭，用水泵排水可以加快污水的流勢。柵渣機粉碎過程中耗能也較大，把污水設備最好安裝在地勢較低的地方，提升泵的功率可以降低，也可以將其提升到塵砂池，沉砂池的節能主要是設在泵房前的一個裝置，它能夠除去比較大的無機顆粒，減小對水泵的磨損。將它設在初沉池前可以改善污水處理構建物的條件，要使曝氣系統曝氣，采用動力排砂系統來節省能耗，減少因機械排沙而造成的不必要的能耗浪費。初沉池作為二級污水處理廠的預處理構筑物設在生物處理構筑物的前面。它主要是以處理SS和部分BOD5懸浮物為對象的。能降低有機負荷，可以使生物處理構筑物運行條件得到改善。作為初沉池的排泥設備裝置，可以與刮砂機進行連帶式的連接，受排泥時間長的影響，作為比其他的裝置所需能耗低的初沉池而言，可以用靜水壓力來調節。二次沉淀池是通過刮渣擋板，出水排泥等裝置來分離污泥的，還要把污泥借助水泵的力量傳送到泵房中去。在使用過長中能耗主要是去除污泥上面的漂浮物和污泥的抽吸上，可以通過新型節能設提高水泵的效率，調整新型能耗問題合理分配資源還可以通過采用新型的節能泵，合理調整設備參數，提高泵的運行效率，具有可行性，對未來污水處理起著關鍵作用。

4.3 加強曝氣設施管理

在污水處理過程中，曝氣是好氧生物處理過程所需能耗最大一部分，在處理工藝中作為能耗大戶，必須保證曝氣的進行，曝氣設施是好氧處理工藝中能耗最多的部分，是污水處理單元的能耗大戶，必須保證曝氣池中溶解氧的濃度，需要很大的功率來維持而且是日夜兼備運行。這就需要減小風量，而減小風量必須要提高擴散裝置效率，降低污泥對氧的需求，優化污水外加能量使布置方式改變。污水處理廠曝氣池的傳統布置方式是均勻和單邊布置的，由于這種布置方式氧的轉移率較低，能源浪費很大，后采用全面曝氣效果好。全面曝氣可使整個池內旋渦均勻產生，局部得到緩和。曝氣設備的改進，可采用微孔鼓風曝氣器來減小氣泡尺寸使表面積增大，提高其利用效率使速度提高，降低能耗。風量控制節能要選用鼓風機的負荷比較大這樣在減小風量的同時，充氧效率也可以提高，不僅可以滿足節能的需要，也可以使過曝氣現象減少，保證處理效果更佳。但是風量并不可以隨意減少，一定要以滿足污水處理為前提要求。

5 結語

我國污水處理工作與發達國家相比還有較大的差距，受資金、技術設備的影響，雖然有些成效，但是還無法達到發達國家污水處理的標準。電耗問題還沒有得到很好的解決，節能措施的運用在一定程度上促進了污水處理的進程。

［1］黃維生.淺淡我國污水處理工程的現狀［J］.西南給排水，2005（3）：33～34.

［2］侯繼燕，龍騰銳，賈 韜.我國污水處理廠技術工藝應用發展現狀及未來趨勢探討［J］.西南給排水，2002（2）：27～28.

［3］朱雁伯.我國污水處理事業現狀及今后發展趨勢［J］.給水排水技術動態，2000（4）：61～62.

［4］趙正權，徐 冬，張 浩，等.中國污水處理電耗分析和節能途徑［J］.科技導報，2010（22）：74～75.

［5］金昌權，汪誠文.污水處理廠能耗分析［J］.建設科技，2009（3）：127～129.