城市污水處理廠節能措施應用分析

張麗敏+郭婕+趙曉洲

摘 要：當今社會的兩大基礎性能源就是能源與水，我國正處在高速發展階段，高能源需求與高能源之間的矛盾也越來越突出，因此，我們必須探尋一條節能降耗的發展途徑。唯有減少了城市污水處理廠的能源，才能使城市污水處理廠的資金投入實現有效的降低，使能源的使用率實現全面的提升。基于此，文章對如何有效的降低城市污水處理廠的能源進行分析與探討具有極其重要的現實意義。

關鍵詞：城市污水處理廠；節能降耗；途徑

一、污水處理能耗現狀

從污水種類的角度來看，工業污水占據城市污水總排放量的很大部分，并且，工業污水是多種污水類型中污染物濃度最大，污染最嚴重，最不易凈化的污水。污水量的不斷增加，致使國家不斷加大在污水處理方面的資金投資，興建更多的污水處理廠，污水的總排放量和污水處理消耗的能源不斷增加。城市污水處理是高能耗行業，其能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個方面，其中電耗約占總能耗的60%～90%，電耗也成為了污水處理廠運行成本的主要組成部分。污水處理廠有諸如攪拌推進器、潛水泵、風機、螺桿泵等大型用電設備，首先曝氣工藝中的鼓風機電機功率最大，且是污水處理的核心設備；其次為污水提升設備的電耗較大。

二、城市污水處理廠節能降耗途徑分析

（一）污水處理廠總圖的優化設計

在污水處理廠的選址方面：一是，要特別注意污水處理廠所在地的匯水面積，根據污水處理廠的設計規模，盡可能大的規劃其匯水面積；二是，建廠地址既要有利于污水管網建設，又要兼顧污水處理廠周邊的地形地貌，盡可能避免在高程變化幅度較大的山丘或山嶺地帶選址，避免修建多級泵站。在污水輸送泵方面，精確計算流量，確保水泵在高效區間內運行，采用管道淹沒出流代替堰口出水方式，降低跌水高度，選用水頭損失小的管材減少局部損失，降低管道輸送的長度與迂回次數，利用自然地勢實現污水自流。日處理規模大于1萬立方米的城市污水處理廠，如果能降低一米的提升高度，可實現降低電耗數萬千瓦時，節能效果非常明顯。

（二）污水處理環節的節能降耗途徑

污水處理過程的能源損耗主要體現在污水的生化處理及污水預處理環節，其中，污水生化處理環節的能源損耗主要產生于曝氣系統，而污水的預處理環節主要可分為沉砂池及格柵。首先，曝氣沉砂池極易因曝氣設施的應用而出現較大的能源損耗，所以，通常應當采取旋流式及平流式的方式來設計沉砂池，以達到節能降耗的目的；其次，必須將設置格柵落實到位，盡管整個格柵在處理污水的過程中沒有較大的節能作用，可是，其卻可以有效的降低后期其他設備的能源損耗，所以，必須針格柵的設置落實到位。通常情況下，可以在泵房集水井、污水渠道的進口位置或者污水處理廠的前段位置設置格柵，以此來截留較大的漂浮物，避免出現堵塞現象，進而確保污水設備的正常運作。

（三）污水提升泵站的節能降耗途徑

城市污水處理中一個非常重要的能源損耗設備就是污水提升泵，其會對后期的污水處理能否繼續進行造成極大的影響，而且其本身的能源損耗也非常大，對污水提升泵站設計進行改善可以極大的提升污水提升泵站的節能降耗效果。當下我國城市污水處理廠泵之所以會損耗較多的能源，主要是因為電機缺乏較高的效率、運作控制不良和水量波動以及設計的動作能力比實際水量所需的能量要大等。因此，可從以下幾方面著手來實現污水提升泵站的節能降耗：第一，選用變頻泵來代替所有的提升泵，以便全面提高城市污水處理廠的總體性能。例如，我國某市的污水處理廠通過改造提升水泵的變頻技術，實現了大約12%的能源節省；第二，將工頻泵轉變成部分變頻泵，并將其當作最終的調速泵，再根據實際情況來對其進行運作；第三，采取多級動態液位控制對策技術。在現實的運作過程中，可采取轉速加臺數控制法來使定速泵實現平均流量運作，如果水流的波動比較大時，應當對轉臺數進行適當的增減，再通過改變調速泵的運作速度來迎合水流量的改變；第四，應當經常對水泵實施養護，以使水泵的電能損耗及摩擦實現有效的減少。若想使水泵達到節能降耗的目的，則必須對提升泵的運作效率進行全面的提高，除了應當采取如上辦法之外，還必須從泵設備著手，加大對泵的高程設置及日常管理力度，再根據污水處理廠的具體運作狀況，不斷的對運作條件進行歸納與總結，以便選取出最好的運作條件，從而最大限度的提升泵設備的動作效率。

（四）風機變頻與曝氣系統優化傳統

的風機采用工頻運行，利用主管路的閥門開度調節風量，雖然電機可達到驅動要求，但多余的力矩增加了功率、電能的浪費，同時，對溶解氧濃度調節存在很大滯后性，容易導致污水處理不達標。通過加裝變頻控制系統，將溶解氧儀實時數據采集至變頻器，再通過變頻器的轉換模塊把溶解氧濃度指標轉換成數字量，風機控制模塊根據變頻器的參數設置處理數據，并將數據處理的結果以運行頻率方式控制風機的轉速，從而調節風機風量。該項技術不僅可實現風機的自動節能運行，而且可精確控制污水處理工藝控制過程中的溶解氧含量。

（五）污泥處理環節的節能降耗途徑

污泥處理在城市污水處理廠中也是一個非常重要的部分。目前的污泥比較繁雜，其除了包含的污染物非常多之外，而且其分解過程也極其繁雜，如果只是簡單的采取處理污泥的辦法，根本無法取得較為理想的處理效果，所以，在處理污泥的過程中，還應當對污泥資源的回收利用加以探求，以實現污泥處理的節能降耗。污泥的處理環節主要可分為污泥的脫水、穩定以及濃縮等三個部分。其中，主要可利用自然脫水及機械脫水兩種辦法來對污泥進行脫水處理，當下使用較為廣泛的就是機械脫水方式，機械脫水損耗的能源主要是電能，通常來說，采取離心脫水方式所損耗的電能相對比較少，可是無法達到較好的污泥的預處理效果，而且還極易出現機械磨損情況，因此，應當通過實踐來對更好的脫水技術加以尋求，以使污泥處理的節能降耗效果實現有效的增強；污泥的穩定主要包括好氧、厭氧以及堆肥處理等三個環節，不過也有很多污水處理廠不對污泥進行穩定處理就直接實施污泥的脫水處理的。通常來說，厭氧消化過程中所形成的沼氣可用于補充泥污穩定過程的能量；污泥濃縮應當將生物氣浮技術作為首選，并以此來取代單純的策略氣浮，從而達到提高濃縮效率、減少能源損耗的目的。除此之外，還應當將潺潺的回收利用落實到位。揮發性有機物占據了污泥的絕大部分，日本主要是利用厭氧來削減消化污泥，通過此種辦法，每噸污泥可以形成大概680m3的沼氣，再借助磷酸型燃料電池殼大概可以得到污水處理廠50%的能源。回收利用污泥的辦法主要包括如下幾種：對厭氧消化的所形成的沼氣加以回收利用；對焚燒污泥所形成的熱能加以回收利用；摻燒及堆肥。

（六）藥劑消耗節能

途徑污水處理廠藥劑消耗主要是針對深度處理、消毒處理和污泥處理工藝中的中的藥劑消耗。深度處理是通過向水中投加藥劑，使水中難以沉淀的膠體顆粒能相互聚合并沉淀的目的。常用藥劑主要包括無機鹽類混凝劑（工業硫酸鋁、明礬、三氯化鐵、聚合氯化鋁等）和有機合成高分子混凝劑（聚丙烯酰胺、脫絮凝色劑、天然絮凝劑等）。針對除磷，常用的方法有生物除磷、PAM結合PAC、鐵鹽等。生物除磷技術無需投加藥劑、污泥產量又少，但這項技術工藝較為復雜，需要在實踐中不斷的加以完善。化學除磷，可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗。消毒的目的主要是利用物理或者化學的方法殺滅廢水中的病原微生物，以防止其對人類及畜禽的健康產生危害和對生態環境造成污染。消毒的方法主要包括物理法（加熱、冷凍、輻照、紫外線和微波消毒等）化學法（氯、二氧化氯、次氯酸鈉、臭氧和重金屬離子等）。針對涉及藥劑消耗的方法主要通過合理配比、減小加藥量來實現降耗。

三、結束語

污水處理廠的節能降耗涉及方方面面，真正做到節能降耗需要從設計初期工藝選擇、設備選型、污泥處理及處置方式等多方面考慮，為節能降耗源頭奠定硬件基礎，運行過程中根據本廠水量、水質等實際情況，制定可行的節能降耗措施，積極采用新技術、新工藝和新標準，才能為企業節能降耗創造更多途徑。

參考文獻：

[1]白天喜.城市污水處理廠的能耗研究與節能分析[D].長安大學，2012.

[2]張聞豪.城市污水處理廠節能措施與優化運行技術研究[D].太原理工大學，2012.

[3]洪毅怡暉.城市污水處理廠節能措施分析[J].科技風，2014，16：180.