淺論污水處理中節能降耗措施

王思佳

摘 要：污水凈化的過程是一個能源消耗過程，主要包括兩個方面：污水所含的內能消耗和外加能量消耗。內能主要是指污水中各種污染物所含有的能量，其能量水平隨著污染物的降解沿著污水處理流程下降。而外加能量是污水處理正常運行的必要條件，其中包括間接能耗與直接能耗。通過對污水泵進行變頻調速改造及污水處理工藝優化，實現了污水處理的降耗節能。

關鍵詞：污水凈化;變頻調速;污水處理;工藝優化

直接能耗是指污水處理運行工藝中外界供給的電能等，如用于污水提升、預處理、一級處理、二級處理、污水過濾、污泥脫水、污泥外運等所消耗的能量;間接能耗為生產用于污水處理的消耗性材料的能量，如配制各類藥劑、儀表風等。在污水處理的過程中，污水提升、二級處理、污泥脫水及外運幾個工段的能耗約占全部能耗的 90%以上，能耗過高除了會造成污水處理成本過高外，還涉及到能源資源的可持續利用，以及能源生產過程所產生的環境污染問題。如何以較少的能源消耗取得較大的環境效益、生產效益，不僅能夠降低污水的處理費用，而且更是建設資源節約型社會、堅持人與自然和諧觀念、實現可持續發展的必然要求。本文結合污水站運行實例，就污水處理節能降耗的技術措施進行了探討。

1 污水提升泵的變頻節能

在油田生產中，現場所選的各種泵的額定排量往往大于實際需要排量，出現大馬拉小車現象。調整轉速是改變各類泵運轉效率的技術措施之一。在諸多調速系統中，因變頻調速無能量損失、效率高等特點，被認為是交流電機調速的主流技術。其中，380 V 變頻器制造技術已經相當成熟，質量穩定，價格比較低，且電動機可以旁路運行，可以應用于各類泵的節能改造。變頻調速器，它是通過改變電機電源頻率實現改變電機轉速。電機帶動泵運行，電動機轉速降低，對于柱塞泵來說，就是降低了柱塞的運行頻率，減小了泵的實際排量;對于離心泵來說，降低了葉輪轉速，同樣降低了泵的排量。因此，可以通過調節變頻器的輸出頻率，達到控制排量的目的，保證管壓恒定。泵的排量降低了，電動機的負荷也就隨之減小，電機輸出功率隨之減小，這樣電機的效率可以有很大提高，電機損耗及電機輸出功率得到有效減小，達到節能的目的。以污水站為例，通常情況下1 臺工作，最大流量時2臺工作，1臺備用。當水量變化較大時，勢必造成水泵的頻繁開、停及進入后續工段的水量突變，這必然降低水泵的使用壽命，使水泵工作效率下降，電耗升高。

根據其罐液位的變化規律和上下游工藝處理需要，污水站對其污水提升泵進行了變頻節

能改造。經過近幾年的運行，不僅實現了出水量的持續穩定，而且還取得了一定的節能效果，

2 污的污水處理工藝優化節能

2.1 現有工藝流程及存在問題

近年隨著污水處理量的增加和水質標準的提高，污水站雖經工藝改造，但現有流程和設備仍然能耗偏高且處理方式已不能滿足生產要求。而目前國內外含油污水處理工藝主要分為除油和過濾兩級處理。并根據注水地層的地質特性，確定處理深度標準、選擇凈化工藝和設備。對滲透性好的地層，一般污水經除油和一級過濾后即進行回注;而對低滲透地層，則要進行二級或三級過濾。原來污水站的工藝流程是采用重力沉降兩段式（沉降—過濾）處理流程。凈水pH調整劑絮凝劑 混凝劑 殺菌劑混合罐聯來水摻入清水 沉降罐沉降池提升泵 壓力濾罐凈化水（a）為了解決一級沉降效果差、不能滿足濾罐進口水質要求等問題，污水站曾進行小規模改造，將原事故池臨時改造為沉降池。沉降池結構不能滿足濾前水指標要求，給過濾系統運行造成很大壓力，無法實現凈化水水質達標，維持運行也面臨著大規模改造問題。而且開式事故池由于大面積蒸發、池體泄漏等原因，造成油區環境污染。由于沉降分離過程長，效果差，處理效率低，排污困難，需定期對沉降池進行清污，清污期間影響污水的正常處理。（b）壓力濾罐是污水處理的最后一道關口，直接關系到水質能否達標。過濾罐原處理量已超過設計水量，濾罐超負荷運行。由于濾料為單濾料石英砂，濾罐運行一段時間后，濾層自然形成粒徑上小下大的分布狀態，濾層有效過濾深度僅集中在濾層表面，隨著濾層的加深，懸浮物去除率呈指數下降，過濾效率很低，過濾精度也無法達到A2級指標要求。（c）全站自動化程度低。在生產運行中，每座壓力濾罐反沖洗操作每 8 h 左右進行一次才能保證濾料及時再生，保證過濾效果，因此濾罐操作閥啟閉十分頻繁，手動開關閘閥每次需90 s，操作時間長，工作量大。

2.2 改造后工藝流程及特點

針對以上存在的問題和考慮到文東油田的地質特性，以既改進工藝技術，提高設備處理效率，又提高工藝自動化水平改造設計指導思想，對污水站的處理工藝進行了改造。將工藝流程更改為聯合站來水進入斜板收油罐進行收油，出水經泵提升進入混凝反應器，處理藥劑在混凝反應器中投加，出水靠余壓進入一次沉降罐，出水靠液位差自流進入二次沉降罐，出水再靠壓差自流進入緩沖罐，經泵加壓后進入一級壓力濾罐，出水靠余壓進入新建二級深度過濾罐，至此完成含油污水處理過程。凈化水靠余壓進入注水罐。（a）新建斜板沉降罐作為一級沉降，將原有斜管沉降罐作為二級沉降，依靠重力分離作用，利用油、水、懸浮物三項密度差，在一定的停留時間內將部分浮油和大部分顆粒固體懸浮物除去，并在罐底設自動吸泥器強化排泥。充分利用聯合站三相分離器放水所余壓頭，直接進入收油罐，減少一級提升，

收油罐出水及加壓泵均采用變頻控制及液位控制，根據來水水量對泵轉速進行調節，避免水量波動時泵在低效區運行。（b）為滿足特低滲油藏注水水質指標要求，保證處理后凈化水質達到A2 級處理要求，在一級過濾后，增加二級深度過濾。深度過濾器采用改性纖維球過濾器。與常規濾料相比，纖維球濾料具有濾速高，截污量大、污水處理效果好的優點，可有效縮短污水處理工藝流程。因此兩級過濾采用一次提升，出水余壓可直接進入注水罐，充分利用泵能，減少提升次數。（c）過濾反洗采用 PLC 程控器控制，由 PLC 按程序設定好的操作順序，依次實現過濾罐閥門的開啟和關閉，實現反沖洗自動化。自動開關氣動蝶閥僅需10～20 s，縮短了操作時間及反洗泵的運行時間近 1 h/次。d）在來水管路安裝流量計量儀表，將來水信息傳遞給計算機控制系統，由計算機將處理后信息反饋給變頻調速器，由變頻調速器控制加藥泵流量，從而實現對水質pH值的控制。這套自控系統現場使用方便，質量可靠，操作簡便，能夠準確控制水質pH值，合理加藥，實現了加藥工藝自動化。污

3 結語

根據污水處理廠進水水質、水量的變化，采用變頻技術自動改變污水站內離心泵的轉速能夠降低污水處理的直接能耗。污水站運行實例表明，采用這項技術措施可以降低污水處理成本20%左右。利用新技術、新工藝對污水處理工藝進行改進，可從藥耗、運行費用等方面降低污水處理的成本。

參考文獻：

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