污水處理廠運行的節能降耗技術發展

倪玉婷　蘇德龍　何肖忠

【摘 要】我國經濟發展速度不斷加快，城鎮建設規模也隨之增長，在污水處理量增長的過程中，污水處理廠能耗問題引起了社會各界的廣泛關注。本文根據我國污水處理廠能耗情況進行分析，提出了污水處理廠的節能降耗途徑，并且對現有設備進行了一定優化改造，通過多個環節的節能降耗處理，實現降低成本、減少用電消耗的目標。

【關鍵詞】污水處理廠；節能降耗；技術發展

近年來，我國縣級污水處理設備數量不斷增加，污水處理率得到了明顯提高，在國家政策的支持下，未來幾年污水處理規模將不斷加大。在污水處理量加大的同時，耗電量也隨之增長，為了實現我國可持續發展戰略目標，必須采取合理的節能降耗措施，使污水處理廠總能耗得到有效控制，為我國社會經濟發展提供助力。

1.污水處理廠能耗情況

我國污水廠使用的處理工藝并不相同，而且實際能耗數據也有較大差別。根據資料統計，在不進行污泥處理的情況下，污水處理耗電量為0.16-0.29kW·h/m3，而通過我國學者的研究，使用卡魯塞爾氧化處理工藝的耗電量為0.21kW·h/m3。通過趙傳義進行優化改良的A2/O污水處理工藝，處理每噸水耗電量只有0.15kW·h，可以看出該方法節能效果非常優秀。根據城市污水處理平均電耗統計，我國現階段平均電耗已經達到0.31kW·h/m3，能耗要遠超發達國家污水處理能耗。以0.31kW·h/m3為基礎進行計算，在2014年我國污水處理量就將達到1.36億m3/d，而耗電量就將接近4216萬kW·h/d。以上海某污水處理廠在2014年的生產成本進行計算，該廠滿足二級排放標準，生產成本0.489元/m3，經營成本0.285元m3，以此標準計算，在2014年度，該廠需要承擔的生產成本為5986萬元/d，經營成本為3436萬元/d，年生產成本為229億元，年經營成本為136億元，與2010年總運行費用相比，約有24.5%的增長。

2.污水處理廠節能技術與發展途徑

2.1能量利用審核

通過能量利用審核，可以為污水處理廠正常生產經營提供準確的數據，并且為污水處理技術改造方案選擇提供參考。通過生命周期進行污水處理的成本分析，并對處理系統與單元組件進行優化，實現降低污水處理能耗與成本的目標。通過能力利用評價審核能量利用效果，并且輔助污水處理廠進行設備維護，使設備可以及時進行改進或更換。能量審核評價包括兩步，其一是可行性研究，需要對技術方案進行整體性評估，并且完成初步的設計，明確項目范圍，成本、財政評價等資料；其二是對設計工程進行詳細標注，根據在線監測系統對改造后實際效果進行判斷。根據工程前期情況進行研究，審核污水處理廠的全部工作流程，保證其單元具有良好的節能降耗效果。

2.2反應器在線數

未來城市規模將不斷增長，污水處理量也會隨之增長，為了承載工業廢水與大雨的沖擊，在運行階段需要所有反應器容積維持在線狀態，這種情況會導致活性污泥系統維持在低負荷狀態。如負荷率處于正常水平，則污水處理的能量使用效果也會有所上升。例如旱季進行污水處理時，如果生物反應器維持2個以上運行狀態，則需要對污水處理進行合理分析，評價停止一部分生物反應器后，是否會影響污水處理廠的正常負荷，經研究表明，在旱季停止部分反應器后，仍然可以保證污水處理廠的正常運作。

3.節能降耗設備改造

3.1曝氣組件

根據美國80年代北美地區資料統計，當年北美地區曝氣設備能耗為1.4×106kW，在這其中，曝氣系統消耗的能源約占污水處理廠總能源消耗的45%-75%，所以，曝氣組件的節能改造是污水處理廠節能降耗的重要內容之一。擴散曝氣系統是最為常見的充氧方式，設備實際充氧能力受多種因素影響，其中包括池體形狀、曝氣類型、安裝深度、氣壓、溫度、污水特征等。OTE是判斷曝氣系統效率的核心指標，通過改善OTE，可以提高系統能量使用效率，而影響OTE的因素包括水深、水質、氣泡、風速、密度、堵塞情況等。OTE受生物反應擴散器數量影響，數量越多，OTE也會有所提高，部分污水處理廠根據反應池大小設計曝氣器位置，也有部分污水處理廠將曝氣器的微孔更換為粗孔，通過這些方法，均可有效提高污水處理用電效率。部分曝氣頭在更換完成后，每年可節約用電費用120000美元，經計算，投資僅需3年即可回收。在進行混合液懸浮處理時，可以通過高效率的混合設備取代曝氣設備，通過這種方法，不僅可以提高處理效率，還可以使能量需求降至合理范圍。

3.2水泵

水泵設備在活性污泥處理中經常使用，其中包括提升泵、回流泵、內回流泵、污泥泵。根據北美地區實際運行效果，水頭提升降低0.4m，即可節約成本0.0415美元/（m3·d）。為了保證水泵運行效果，可以采取以下措施進行改造。水泵在運行階段，需要維持在高效區間，兩臺泵設置85%額定流量，代替3臺泵55%額定流量；合理調節水位，使水泵啟閉次數降低，穩定出水水流；使用大型水泵優化運行功率。

4.結束語

為了實現可持續發展戰略目標，我國一直堅持加強污水處理技術水平。污水處理廠高能耗的問題，已經影響了污水處理技術優化的效果與速度，為了降低能耗，需要了解污水處理節能降耗技術的發展方向，并且積極吸收國際優秀節能污水處理技術，通過高水平的技術應用，實現污水處理廠的節能降耗目標。 [科]

【參考文獻】

[1]王洪臣.中國污泥處理處置技術路線的初步分析[J].中國建設信息（水工業市場），2010，12（7）：12-14.

[2]姜鳴，張靜慧，宮飛蓬.生物反硝化除磷技術研究進展[J].凈水技術，2011，30（6）：11-15.

[3]許光濘，周林榮，文欣秀.污水處理廠的優化節能控制措施與應用[J].中國給水排水，2010，26（18）：139-143.

[4]余仁輝，羅飛，趙小翠.污水廠曝氣節能智能優化控制系統[J].環境工程，2010，28（2）：39-41.