水處理MBR工藝技術經濟創新路徑研究

楊學貴 楊瑞晨

[摘 要]未來水處理技術與產業的發展方向是低碳技術經濟，用最低的能耗減少環境污染，通過技術經濟路徑，從技術經濟角度找出MBR工藝污水廠能耗較高的真正原因，將生反池多余的風量分流一部分到膜池作為補償，降低膜池風機風量，節能降耗，已經取得了良好的技術經濟效果。

[關鍵詞]MBR工藝;節能降耗;技術經濟;創新

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.18.059

[中圖分類號]X703[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）18-0-02

0? ? ?引 言

2016年4月，175個國家在涉及全球氣候變化的《巴黎協定》簽署協定，為2020年后全球應對氣候變化行動做出安排。能源消耗將在很大程度上決定可持續工藝未來的發展。城市污水處理是高能耗行業，美國城市污水處理電耗占全社會總電耗的3%以上。有學者對我國城市污水處理廠經濟績效進行定量研究分析得出結論：資本對我國城市污水處理廠的產出彈性最大，其次是運營電耗。膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor，MBR）

工藝具有占地面積小、設備緊湊、出水水質穩定等特點。然而MBR工藝運行能耗較高，運行成本攀升，需加強對MBR經濟性的研究（如能耗等）。如浸沒式MBR有利于解決能耗問題，運行能耗為0.6～2.0 kW·h/m3。本文以某污水廠MBR工藝為例，通過技術經濟路徑，降低能耗與運行經濟成本。

1? ? ?技術經濟分析

技術經濟分析可以發現技術方案或措施滿足需要的程度，可以挖掘企業材料、設備利用和生產組織方面的潛力。

1.1? ?基本情況

某污水廠1997年建成投運，原用間歇式循環延時曝氣活性污泥法（ICEAS）工藝，2010年為提升出水水質，開始應用MBR工藝，成為云南第一家也是最大的一家應用MBR工藝的污水廠，日處理6×104 m3，出水執行城鎮污水處理廠污染物排放標準一級A標。

1.2? ?能耗狀況

國家“十二五”水專項課題“昆明市老運糧河水環境改善關鍵技術研究與工程示范——昆明污水廠開展MBR節能示范

工程”要求該廠能耗在2011年0.61 kW·h/m3的基礎上降低10%。

1.3? ?以工藝流程為基礎單元的精細化技術分析路徑

為了提高競爭力，企業以工藝流程單元精細化分析為路徑，進行精細管理是大勢所趨。在企業內部組織生產也有費用，即企業的組織成本。企業既要協調分工，也要進行資源配置。

1.3.1? ?工藝流程

污水處理工藝流程圖如圖1所示。

1.3.2? ?工藝流程能耗

膜設備間及生反系統，兩項占總能耗的81%，具體如圖2所示。

1.3.3? ?各工藝設備功耗

由表1可知，生反系統及膜設備間能耗大的真正影響因子是好氧風機、膜池風機。

2? ? ?技術可行性

①生反系統風量過大，造成能耗浪費，企業可加以利用;②膜設備有減少運行風機數的可能;③生反系統風機1用2備，運行臺數不能減少;膜設備風機2用1備，有減少的可能;④生反池風壓大于膜池風壓，為利用生反池風量提供了可能。

3? ? ?具體實施技術方案

①建立連通閥門，將生反池的風量分流至膜池;②提高單臺風機風量，減少風機運行臺數，運行最佳的風量;③項目實施后出水水質良好。出水水質是考量污水廠運行效果的首要因素。項目實施后，COD、BOD、TN、TP、NH3-N等各項出水指標，優于一級A標準，水質良好。

4? ? ?技術經濟效果

技術經濟效果，即人們在實現技術方案時，輸入的勞動耗費與輸出的有用價值之間的比值，可用E表示，即，其中，E指技術經濟效果，V指使用價值，C指勞動耗費。此項目實施中，投入很少的勞動耗費C，取得的V很大，E>1。

具體技術經濟效果如表2所示，以2013年為基數與2015年對比（按0.63元/kW·h，5.67萬m3/d），每年節約電費157萬元。企業管理水平得到提升，企業創造力增強。

5? ? ?結 語

①MBR工藝首要是膜系統和生反系統的節能降耗，方案得到了推廣應用，取得了良好的經濟、環境效益。②技術經濟路徑精細化管理是大勢所趨，未來水處理技術與產業的發展方向是低碳技術經濟。③在產品同質化十分嚴重的今天，誰擁有了技術優勢及成本優勢，誰就能在激烈的市場競爭中獲勝。

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