污水處理廠電耗分析和節(jié)能措施

文_王劼 沈陽振興環(huán)保有限公司

污水處理廠屬于高能耗企業(yè)，特別是一些小型污水處理廠能耗更高。如何保證在出水水質(zhì)達標(biāo)的前提下降低成本、節(jié)能降耗，成為當(dāng)前污水處理領(lǐng)域的熱點和今后的發(fā)展方向。

本文以沈陽市某小型污水處理廠工程實例，對不同水質(zhì)和不同溫度下，各污水處理單元的能耗進行分析研究，以期對我國城鎮(zhèn)污水處理廠的節(jié)能降耗提供參數(shù)指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1 污水處理廠概況

某污水處理廠總處理能力為50000m3/d，其中一期工程為25000m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計進出水水質(zhì)和實際進出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計進出水和實際進出水指標(biāo)（mg/L）

污水處理采用A2O處理工藝，具體工藝流程見圖1。

2 污水處理能耗分析

污水處理耗電單元主要包括預(yù)處理及一級處理區(qū)（粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、沉砂池、氣提機、離心鼓風(fēng)機）、生化二級處理區(qū)（鼓風(fēng)機、回流泵、剩余泵及二沉池刮泥機）、污泥處理區(qū)（離心機、泥泵等）。各單元用電設(shè)備電耗見表2。

從表2中可以看出，生化處理單元的電耗最高，占69%，這是因為生化處理中有鼓風(fēng)機、內(nèi)外回流泵有許多大功率設(shè)備，其中鼓風(fēng)機不僅功率最大，而且24h常年運轉(zhuǎn)。其次是預(yù)處理單元，能耗占21%，其中的原因是因為預(yù)處理單元中有提升泵、小風(fēng)機等相對功率較大的設(shè)備，且常年連續(xù)運行。

3 節(jié)能措施

3.1 進水提升泵節(jié)能措施

格柵采用回轉(zhuǎn)式，一般的運行方式是連續(xù)運行。根據(jù)小規(guī)模水廠進水水質(zhì)水量情況，調(diào)整運行方式，采用間歇續(xù)運行。在進水水量較小時，采取停4h，運行15min的方式運行，從而節(jié)約能耗。

3.2 進水提升泵節(jié)能措施

進水泵采用潛水泵，共4臺（2用1備）,滿負(fù)荷運行時為2臺。1#、2#提升泵額定功率 45kW，3#、4#額定功率15kW。我們對提升泵的啟動方式做了改造，采用軟啟動開啟，這樣可降低啟動時過大電流所消耗的電力，同時運行時盡量控制泵房高液位，降低揚程，節(jié)省能源。

3.3 鼓風(fēng)機節(jié)能措施

鼓風(fēng)機共4臺，額定功率為90 kW，日均運行電流為130A左右。為實現(xiàn)節(jié)能運行，根據(jù)水廠規(guī)模小，水量波動較大的特點，在晚上12點到凌晨5點之間水量最小時，開啟1臺風(fēng)機運行；當(dāng)雨天水量較大時，開啟2臺鼓風(fēng)機運行。由于風(fēng)機是主要的耗電設(shè)備，采取這種根據(jù)來水水質(zhì)水量的變化開啟風(fēng)機的臺數(shù)，節(jié)約電能非常顯著。

3.4 回流泵節(jié)能措施

污水廠共設(shè)外回流泵3臺，功率11kW，內(nèi)回流泵4臺，功率4.5kW。目前所采取的回流方式為：內(nèi)回流由好氧段全部回流至缺氧段， 外回流由回流泵房全面回流至厭氧段。在運行中根據(jù)生化池各段化驗數(shù)據(jù)，決定回流泵開啟數(shù)量。當(dāng)夏季硝酸鹽氮濃度低時，開啟1臺內(nèi)回流泵；當(dāng)冬季硝酸鹽氮濃度較高時，開啟2臺或3臺內(nèi)回流泵，節(jié)省很多電能。

3.5 設(shè)備運行方式節(jié)能措施

在確保生化池正常供氧量的基礎(chǔ)上，降低鼓風(fēng)機電流。通過實地觀察發(fā)現(xiàn)，鼓風(fēng)機的運行電流越低時，消耗的電量越少，經(jīng)過計算每降低1A電流時，日耗電量減少約40～50kWh。在運行時，要求當(dāng)班人員密切關(guān)注進水水質(zhì)和水量情況，在保證曝氣生化池正常需氧量的基礎(chǔ)上降低電流，從而降低鼓風(fēng)機耗電量，避免過度曝氣。同時根據(jù)氣溫變化開啟缺氧段曝氣設(shè)備。在A2O工藝設(shè)計時，為了方便工藝調(diào)整，缺氧段設(shè)計并安裝了部分曝氣裝置，可根據(jù)氣溫及水質(zhì)變化，決定該區(qū)域是否開啟。在夏季氣溫較高時，關(guān)閉該區(qū)域曝氣裝置，以減少用電量。

3.6 自動化控制節(jié)能措施

在水廠建設(shè)之時，即建立了較為完備的自動控制系統(tǒng)。設(shè)備的開始即可以根據(jù)需要依靠人工手動啟閉，也可以設(shè)置成微機自動啟動。中控系統(tǒng)可對全廠風(fēng)機、提升泵、回流泵、攪拌器等主要設(shè)備進行控制。同時對水質(zhì)水量、溶解氧、污泥濃度、進出水水質(zhì)等多項主要數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測并與設(shè)備聯(lián)動。通過這些自控系統(tǒng)，并對其中有些設(shè)備運行方式進行優(yōu)化，部分設(shè)備由原手動調(diào)整，調(diào)整為自動化控制，如回流泵、剩余污泥泵實施液位控制，格柵實現(xiàn)時間控制，風(fēng)機依據(jù)DO值進行控制等，通過各種手段減少設(shè)備運行時間，實現(xiàn)節(jié)能的目的。

3.7 其他節(jié)能措施

現(xiàn)場其它供暖設(shè)施，如電暖氣、熱風(fēng)幕、空調(diào)等設(shè)備，出臺使用規(guī)定，要求根據(jù)現(xiàn)場溫度進行啟停，以達到節(jié)能目的。

4 水廠運行電耗分析

4.1 水質(zhì)不同，能耗不同

2017年平均電耗0.36kWh， 2018年平均電耗0.31kWh。其中的原因可能有以下兩點：首先進水水質(zhì)不同，進水水質(zhì)受地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)排水影響，水質(zhì)波動較為頻繁。其次，在2018年，我們采取了一些節(jié)能降耗的措施同時人為加大了一些控制措施，所以，2018年的電耗比2017年要低。

4.2 溫度不同，噸水電耗不同

在冬季，地處城郊的小型水廠因受匯水區(qū)域及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的限制，水溫較低。2018年污水廠2月最低水溫為9.6℃，平均溫度10.7℃。溫度低微生物活性降低，為保證出水達標(biāo)，通過工藝調(diào)整及設(shè)備臺時調(diào)整，相應(yīng)增加供氣量，增加了鼓風(fēng)機耗電量；且冬季供暖采用污水源熱泵供暖，運行電耗每天約為945kWh，因此，冬季噸水電耗增加，低溫運行的單位電耗在0.33～0.41kWh/m3。而春夏秋季，來水溫度相對升高，夏季達到最高，2018年污水廠8月最高溫度為23℃。溫度高，酶的活性增大，微生物活性加強，凈化污水的能力也提高，同時夏季空調(diào)降溫的電量低于冬季采暖的電量，因此，非低溫情況運行的單位電耗在0.24～0.35kWh/m3。

5 結(jié)語

城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗問題是當(dāng)前污水處理廠運行的一個突出問題，其中污水提升泵、鼓風(fēng)曝氣、離心機脫水等大功率機械設(shè)備所消耗的電能又占絕大部分。在實際運行過程中，要根據(jù)進水水質(zhì)的變化和季節(jié)溫度的變化，結(jié)合污水處理廠現(xiàn)場設(shè)備工藝的具體情況，適時采取不同的節(jié)能措施，從而實現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能和減排的目的。