降低城市污水處理廠能耗的策略研究

何璐+付明革+褚眾

摘 要：對污水處理廠進行能耗分析，發(fā)揮污水處理廠的巨大節(jié)能潛力，提高污水處理廠的效益，是保障污水處理廠正常運轉(zhuǎn)的重要措施，同時也有利于緩解能源日益緊張的局面。本文主要分析了目前污水處理廠的運營成本和能耗情況，找出能耗較高的環(huán)節(jié)，從泵、曝氣系統(tǒng)、藥劑使用等方面找到相應(yīng)的策略來降低城市污水處理廠的能耗。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；節(jié)能降耗；策略

引言

隨著我國城市化進程加快，城市污水處理的需求也在不斷增加，而污水處理的高能耗是我們必須要重視的一個問題。據(jù)統(tǒng)計，城市污水處理廠進行污水處理的營運費用中30%用于能耗費用。人口的不斷增加以及對污水處理的標準的升高，在以后的若干年中，污水處理中的能耗費用還將進一步增加。同時，由于我國污水處理起步較晚、基礎(chǔ)差、技術(shù)設(shè)備較落后，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料顯示，我國污水處理廠處理1m3污水的耗電量一般為0.14～0.28kWh，如果包括污泥處理在內(nèi)，1m3污水的耗電量為0.19～0.36kWh，遠遠落后于一些發(fā)達國家的水平，我國污水處理節(jié)能還有很大的潛力可挖。因此，必須找出相應(yīng)的策略和措施，在確保污水處理量和達標排放的情況下，降低污水處理的能耗，對于我國的經(jīng)濟發(fā)展有著重要的意義。

1.城市污水處理廠營運成本分析

然而，城市污水處理是一個高能耗的產(chǎn)業(yè)，污水處理廠能耗問題日益嚴峻，必須采取策略和措施降低城市污水處理廠的能耗。要降低污水處理廠的能耗，首先應(yīng)了解其運行成本。目前，污水處理廠的營運成本主要包括人工費、藥劑費、維護費、動力費、其他費用等。其中，能耗費用包括了藥劑費、動力費等，而其中占比例最大的是動力費用，即用電費用，其在營運總成本中所占的比例從30%到80%不等。通過調(diào)查多個污水處理廠的數(shù)據(jù)顯示，消耗電能最多的設(shè)備主要是泵和曝氣領(lǐng)域，其中提升泵用電量占使用總電量的10%～20%，曝氣系統(tǒng)占使用總電量的50%～70%，除此以外，能耗方面還涉及到污泥處理等。

2.污水處理廠降低能耗的策略

2.1提升泵降低能耗

作為污水處理廠的主要耗能者之一，提高提升泵的工作效率，降低用電費用，能夠有效的降低污水廠的能耗。而目前提升泵的主要問題之一是隨著使用時間的增加，泵的運行工況發(fā)生了變化，從而造成了提升泵的工作效率大大降低。如果使用軸流泵作為提升泵，可采用變角調(diào)節(jié)，即依靠旋轉(zhuǎn)葉輪的翼形葉柵對繞流液體產(chǎn)生的升力來傳遞能量。如果使用離心泵作為提升泵，可采用變速調(diào)節(jié)，通過改變電機的轉(zhuǎn)速來改變水泵的性能，達到節(jié)能的目的。對于一些成立時間較長的污水處理廠，現(xiàn)在仍然使用較為落后的水泵，為了降低能耗，應(yīng)購買市場上流行的新型節(jié)能水泵，或根據(jù)實際情況，合理設(shè)置水泵的使用數(shù)量。污水處理廠的提升泵一般全日運行，但不同時間段的流量是不同的。如果將水泵設(shè)置成統(tǒng)一的參數(shù)，會出現(xiàn)在流量較低的情況下，水泵也是處于高能耗運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，造成了浪費。因此，可以根據(jù)流量的大小，采取變頻技術(shù)，在流量大的時間段，高頻運行，而在其他的時間段，可以降低頻率，降低能耗。雖然污水處理廠更換變頻設(shè)備，增加了資金投入，但在后期的運行過程中更加省電，也減少了日常的維護費用。

2.2曝氣系統(tǒng)降低能耗

國外的學(xué)者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設(shè)施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機這類單一的設(shè)備上，因而節(jié)能應(yīng)從提高全廠功率因數(shù)、選擇高效機電設(shè)備及減少高峰用電要求等方面入手。曝氣系統(tǒng)的能耗相當(dāng)大，為此國家科技支撐計劃設(shè)立了“A2O工藝城市污水處理廠節(jié)能降耗”研究項目。污水處理廠曝氣系統(tǒng)如若采用能耗低的微孔曝氣，要通過淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產(chǎn)生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法。曝氣擴散頭的布局和曝氣系統(tǒng)的調(diào)節(jié)這些都是節(jié)能的有效措施。如果能夠有效的提升曝氣系統(tǒng)的效率，那么將大大降低污水處理廠的能耗。曝氣系統(tǒng)的主要節(jié)能措施是改善曝氣設(shè)備、改良曝氣方式。第一，使用微孔曝氣器。為了保證較高的氧利用率，曝氣器擴散的氣泡直徑應(yīng)足夠小，以擴大表面積。第二，在合理的位置安放曝氣器。傳統(tǒng)的位置是單邊曝氣或全面曝氣，這兩種布置方式都不是很科學(xué)，它并不能將池中的氧氣分散均勻，或者出現(xiàn)前期供氧不足，后期供氧過剩的現(xiàn)象，既影響處理的結(jié)果，又會造成能源的浪費。曝氣器的合理布置方式是根據(jù)曝氣池氧氣的需求量進行差額供氧，在細菌和微生物數(shù)量多，氧氣需求量高的進水口布置較多的曝氣器，而在細菌和微生物數(shù)量少，氧氣需求量低出水口附近，則可以布置較少的曝氣器。

2.3使用藥劑降低能耗

使用藥劑的消耗相比于泵和曝氣系統(tǒng)的能耗來說，所占比例較小，但在一些環(huán)節(jié)中也可以進一步的降低能耗。污水處理廠的工作人員在使用藥劑的時候，不但要考慮其價格，還要考慮其使用效果等。要根據(jù)所處理污水、污染物的濃度、酸堿值、性質(zhì)、溫度以及雜質(zhì)等因素而定，同時要避免在使用藥劑的時候出現(xiàn)二次污染等。通過精準計算藥劑的品種和藥量，能夠在很大程度上降低污水處理廠的藥耗。如果采取化學(xué)的方式除磷，則可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗。

3.污水處理廠的能量回收和再利用

污水處理所產(chǎn)生的污泥如果處理不得當(dāng)，很可能會造成二次污染。而若對其合理處置，可能會變廢為寶。例如：污泥厭氧消化時產(chǎn)生的沼氣，可用來發(fā)電，回收電能。污泥中含有豐富的有機物和微量元素，經(jīng)過加工處理、綜合利用，可以成為化肥的原料。

4.污水處理廠其它節(jié)能途徑

4.1加強職工技能培訓(xùn)，實現(xiàn)班組成本控制

根據(jù)工作需要和技術(shù)發(fā)展，必須提出要高素質(zhì)、高技能、高責(zé)任心的職工上崗，以崗帶面，一崗多能，與此同時狠抓職工的技能培訓(xùn)，每年都針對運行工人進行崗位培訓(xùn)，以提高職工的綜合素質(zhì)。

4.2建立完善財務(wù)監(jiān)管體系，制定合理的費用計劃

財務(wù)監(jiān)管是一套系統(tǒng)的綜合性管理工作。首先要建立健全財務(wù)監(jiān)管組織，制定完善的監(jiān)管工作規(guī)章，逐級落實責(zé)任，層層到位。財務(wù)監(jiān)管的具體內(nèi)容有：1.財務(wù)監(jiān)管的組織機構(gòu)；2.財務(wù)監(jiān)管的計劃與制度；3.財務(wù)監(jiān)管的宣傳與教育；4.檢查；5.超計劃指標的報告與處理；6.獎勵與處罰。監(jiān)管的內(nèi)容簡明易懂，便于操作。

4.3超量減排

從上海市環(huán)保部門獲悉，為了鼓勵污水處理廠挖掘減排潛力，上海出臺了“超量減排政策”，通過技術(shù)改造等措施獲得超量減排的污水處理企業(yè)可獲得可觀的經(jīng)濟補貼。環(huán)保新政有效調(diào)動污水處理企業(yè)通過技術(shù)改造、提升減排能力的積極性。污水處理廠增加必要的投入，盡可能降低污水處理廠COD（化學(xué)需氧量）出水濃度。“超量減排政策”的出臺達到了經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益的三統(tǒng)一，一是通過管理減排，促進COD減排目標的完成，具有明顯的社會效益；二是提高了污水處理廠的出廠水質(zhì)，有利于進一步改善水質(zhì)，具有明顯的環(huán)境效益；三是降低了單位污染物去除成本，具有明顯的經(jīng)濟效益。

5.結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市污水處理的規(guī)模也會越來越大，由于其能耗較大，造成能源資源短缺的現(xiàn)象也日益嚴重。我國的污水處理廠在降低能耗方面與發(fā)達國家相比還存在著很大的差距，其主要問題在于技術(shù)落后、設(shè)備老化等。為了最大限度的達到節(jié)能降耗的目的，找出能耗較高的環(huán)節(jié)，從泵、曝氣系統(tǒng)、藥劑使用等方面采取措施，在保證出水達標的前提下，實現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能降耗和健康發(fā)展。

參考文獻

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[2]周婷，朱義超.城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（02）.