城市污水處理廠的節能設計的探析

肖俊

摘 要：隨著社會經濟發展和城鎮化的進程加快，我國城鎮污水處理規模也在增大，污水處理廠的能耗情況越來越嚴峻，一些污水處理設施由于能耗大、運行費用高，經常處于閑置和半停產狀態。若污水處理設施不能正常運行，將造成大量污水直接排放，使環境遭到污染。因此，實行節能減排是污水處理設施順利運行和環境保護的一項重要舉措。筆者針對城市污水處理廠能耗較大的部分進行了節能方面的探討。

關鍵詞：污水處理；環保

1、城市污水處理廠的能耗分析

目前，城市污水處理廠大多采用以生物處理工藝為主體的二級或三級處理，通常包括預處理、生化處理和污泥的處理處置3部分.污水處理廠的能源消耗包括電、燃料及藥劑等方面的消耗.國內外眾多污水廠能耗分析表明，污水提升泵、曝氣系統和污泥加熱設備是主要的能耗設備.對于一般的二級處理工藝而言，提升泵的耗電量占全廠用電的10%一20%，曝氣系統占50%一70%，污泥處置（消化、脫水）占10%一25%，三者的能耗總和占直接能耗的70%以上.因此污水處理廠的節能重點在于提高提升泵、曝氣系統和污泥處理的用電效率，減少能耗。

2.城市污水處理廠節能設計的重要性

能源是人們保證生活的基礎，有了能源，人們才可以有衣食住行，生活中的每一件事都離不開能源。而環境則是人們維持生活的必須元素。能源和環境是密切相關的，有了節能，才可以保護環境，生產工人算過一筆賬：節約一度電相當于節約0.4k標煤，4L凈水，減少0.272kg碳粉塵，0.03kg二氧化碳，0.997kg二氧化硫，0.015kg氮氧化物的排放。我國13億人口，平均每人每天節約一度電，一年下來可以節約2億多噸原煤，削減煤炭燃燒對空氣污染的總量的10%以上。城市的可持續發展始終與能源的保障息息相關，錢易院士比較早地提出了清潔生產、循環經濟和可持續發展的問題，這里面主要提到了概念的問題，其中在不同的場合提到了國外的可持續發展的污水處理模式，還介紹了可持續生物除磷脫氮工藝。

3、節能降耗措施

關于污水處理廠節能降耗的措施很多，主要可以從優化工藝設計及管路設計，設備選型，加強日常運行管理等方面入手。

3.1靠優化設計創建節能環保型污水處理廠

3.1.1污水處理廠工藝的選擇

污水處理工藝的選擇是污水處理廠設計的核心，也是決定污水處理廠能耗高低的關鍵因素。對于城市污水處理廠，因為廢水可生化性通常比較好，基于運行費用的考慮，基本上采用生物處理工藝。針對不同的進水水質和處理程度要求，以及處理廠可用地的限制，除了傳統的曝氣池工藝外，可供選擇的工藝很多。如氧化溝工藝：設備簡單、易管理，無需二沉池，20世紀90年代中后期比較流行，但曝氣設備能耗較傳統曝氣池工藝高；SBR工藝：節省占地，自控程度高，易于模塊式擴建，但設備閑置率高；隨著污水回用要求的提出，MBR工藝逐漸得到推廣，出水水質優于一級A標準，但設備維護費用及能耗較高。在老污水處理廠的升級改造中，懸浮填料工藝也常有應用。不同的處理工藝對污水處理廠的運行與節能尤為關鍵。

3.1.2總圖設計

污水處理廠進水管高程和最終尾水排放水體的水位通常是由規劃給定的，在污水處理廠設計過程中不能更改。為降低無事會會提升高程，應在進行水力高程設計時，考慮盡量將污水處理構筑物布置在地勢較低和臨近排放水體處，設計時以排放點水位高程為基準，最終排放構筑物內的水面高程只要能滿足排放需要即可。同時應設法減少工藝管線內的水頭損失。總圖布置應緊湊、順暢，盡量縮短管道輸送長度，減少管道的轉折、迂回。構筑物間盡量采用渠道連接。同時盡量減少跌水。在進行水頭損失計算時應準確，根據經驗選擇合理的安全余量。

城市污水處理廠的日處理規模基本都在萬m3/d以上，如果能減少1m提升高度，每天可以節電幾萬kW·h，是相當可觀的。

3.2靠選用優質設備創建節能環保型污水處理廠

污水處理廠的主要耗能設備是污水提升泵、污泥加熱沒備和曝氣系統。三者用電量相加，高達總用電量的70%以上。所以，對污水處理廠進行節能降耗，重點在于降低污水提升泵、污泥處理設備以及曝氣系統的用電率，借此實現節能降耗的目標。

3.2.1污水提升泵的組成設施包括首次提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、內回流泵和出水提升泵。水泵的有效功率為N=-RQH，當R，Q一定時，N和H成正比，由此看出，降低水泵的揚程可以節能降耗。具體通過降低水泵揚程進行節能降耗的辦法有：（1）根據污水處理廠設計規模的工程量明確提水泵的類型和數量，而且質量上要選擇流量和揚程都要達到安全生產標準的。（2）科學設置液位控制。由于提水泵的耗電量與其揚程是成正比的，也就是說，揚程高，耗電量也大。因此科學合理地設置液位，盡可能利用高水位，就能減揚程，實現泵站節能。

3.2.2在出水處理的設備中，曝氣池是廠區內最大的耗能物，要在此環節實現節能降耗，關鍵要選用氧轉移率相對較高的曝氣裝置。進口的硅橡膠管膜式微孔曝氣器長度為750mm，出氣量為8m'/～m.h），氧利用率為23%，輸氧動力效率2.5=3.5kg/（kWh）。與傳統曝氣器比較，這種新型的曝氣器具備氧利用率高、布氣均勻、動力效率高以及壽命長等優勢，能夠極大地降低了耗。

3.2.3傳統的多級低速離心鼓風機效率大概在60%，而進口的單級高速離心鼓風機效率大都在80%以上，由此看來，選用進口單級的高速離心鼓風機要比傳統的多級低速離心鼓風機更節能。而且進口的單級高速離心鼓風機可以根據好氧池中混合液溶解氧濃度的變化，自動調節進風日導向葉片角度，從而改變出風量的大小，利于節能。

3.3靠加強運行管理創建節能環保型污水處理廠

（1）節能降耗分析。通過分析城市污水處理廠各個處理階段的能耗情況，明確不同處理單元對能量的需求，確定與污水處理廠能耗密切相關的控制節點，分析各控制環節的節能降耗潛力。（2）建立統一能耗評估指標。建立具有明確的邊界界定、統一能耗審計和評估的指標，建立基于不同污水處理工藝、不同工程規模等條件下的污水處理系統能耗評價指標，反映各部分的能耗水平，便于進行工藝間的橫向比較，建立污水處理廠不同單元的能耗評估指標。（3）建立節能降耗目標。深入的能耗分析、節能潛力的識別以及能耗管理水平的提升，實現對污水廠運行的精確控制，完成節能降耗的目標。

4、總結

污水廠的節能減排是一項綜合性工作，涉及到材料、工藝、設備、管理、電氣、自動化控制等諸多環節。因此，污水廠的節能技術應從工藝設計、設備選型、運行管理等個個環節人手，處處樹立節能意識，不斷開發研究節能新工藝；設計人員應加強學習，提高自身水平；污水廠要建立能耗績效的管理評價體系，在實踐中總結節能經驗，同時借鑒國外先進管理經驗，提高污水處理廠的運行管理水平，使污水處理技術由高能耗向低能、高效的方向發展。

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