城市污水廠節能降耗措施解析

城市污水廠節能降耗措施解析

　　城鎮污水處理廠的能量是推動各生物反應池及污水處理廠正常運轉的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類，即直接能耗和間接能耗。下面是小編為大家分享城市污水廠節能降耗措施解析，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　1、城市污水處理廠能耗組成

　　城鎮污水處理廠的能量是推動各生物反應池及污水處理廠正常運轉的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類，即直接能耗和間接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝氣系統、機械攪拌、污泥回流泵，污泥脫水等的電耗以及污泥消化投加的熱能等;間接能耗包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等外加耗材生產過程所需的能量。

　　目前我國典型的二級城鎮污水處理廠產生的能耗中，污水提升能耗占總能耗的10%～20%，污水生物處理能耗(主要用于曝氣供氧)占總能耗的50%～70%，污泥處理占總能耗的10%～25%，三者能耗之和占直接總能耗的70%以上。

　　2、污水廠各處理單元節能降耗優化運行方法探討

　　針對污水處理廠能耗組成情況，本文探討的處理單元主要為污水提升泵房、生化處理單元及污泥脫水處置

　　2.1提升泵房單元節能優化技術探討

　　污水提升泵的節能應首先從設計過程著手，考慮進行節能設計，根據管道系統的特性曲線正確科學地選擇水泵，讓水泵保證在其高效段工作，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率。其次水泵配套電機的選擇也非常重要，選擇與水泵

　　負荷相匹配的電機可使電機保持高效運轉，雖然高效率電機價格比標準電機價格高15%～25%，但其運行維護費用低，投入運行后該部分投資可以很快回收因此，在污水處理廠設計或升級改造工程中，可優先選用高效電機。

　　2.2生化處理單元節能優化技術探討

　　目前我國生化處理單元采用的技術仍然是以A/A/O脫氮除磷工藝、氧化溝及SBR(序批式活性污泥法)三大工藝為主。處理單元節能降耗主要涉及3個方面：曝氣系統(主要)、回流系統及藥劑投加系統。

　　脫氮除磷工藝，SBR工藝基本上都是采用微孔曝氣，氧化溝工藝多采用轉刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進行機械曝氣。

　　微孔曝氣系統所需空氣量由風機提供，羅茨鼓風機和TURPO風機是當前污水處理廠中常用的鼓風羅茨風機通過變頻器來實現節能，一般為中小型污水處理廠所采用，并且運行時必須采取相應的隔音措施。而TURPO風機則利用其配套的mCP控制開關柜，通過在線監測實時數據，結合進水流量情況進行風機導葉開度及開啟臺數的控制，對曝氣量進行控制，避免風量浪費導致能耗過高。另外微孔曝氣的曝氣裝置也是其重要組成部分，該裝置材料的選擇可提高氧氣利用率，例如近年來被我國污水處理廠廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴散出的微小氣泡直徑為1.5～3.0mm，具有較高的氧利用率和動力效率，逐步淘汰了陶粒、剛玉和粗瓷等材料制成的曝氣裝置。

　　機械曝氣可分為轉刷(碟)對于倒傘式曝氣器來說，由于安裝的設備數量較少，因此一般給其中1～2臺設備安裝變頻器來實現變負荷的節能運行。對于深溝式氧化溝采用轉刷(碟)曝氣時，會相應配套推進器作為混合推流主要設備，推流設備一般耗能較低，因此水下推流設備不進行控制，保持常開;而轉刷(碟)則采用時序控制方式進行控制，通過控制開啟臺數及調整空間布置位置，以適應污水進水負荷的變化，從而實現節能優化運行。

　　對于A/A/O、氧化溝及SBR工藝，曝氣量的控制決定著整個系統的污水處理效果和污水處理廠的能耗水平。曝氣量小會直接影響出水水質，曝氣量大則會造成大量能耗，同時大量氣體會打碎污泥絮體影響出水水質。目前大部分污水處理廠運行時只有當出水水質超標時才會改變曝氣量，只要出水水質達到排放標準就維持曝氣量恒定。當污水廠進水負荷變化時，出水指標就會產生較大波動。因為當進水負荷偏低時，會造成氣量浪費，所以按需曝氣將逐漸成為主要發展方向。

　　2.3污泥脫水單元節能優化運行技術探討

　　污泥脫水單元節能優化主要涉及脫水機類型選污泥脫水機類型大致分為板框式污泥脫水機、帶式污泥脫水機、離心式污泥脫水機和疊氏污泥脫水機。帶式污泥脫水機受污泥負荷波動的影響小，具有出泥含水率較低且工作穩定啟動能耗少等優點，但由于其存在運行環境條件較差、維護工作量大等方面的問題增加了基建費用，因而較少采用。板框式污泥脫水機與其他類型脫水機相比，污泥餅含固率最高，可高達35%，但其占地面積較大，間斷式運行，效率低下，運行環境較差，存在二次污染。因此不少大型污水處理廠在污泥處理設備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機。

　　一些采用氧化溝工藝的污水處理廠會考慮適當延長污泥齡，減少排泥量并提高污泥中的灰分含量，這在一定程度上提高了進入污泥井的含固率，并通過合理調配二沉池、高效沉淀池排泥時間和排泥量，合理控制污泥濃縮池濃縮時間和進泥濃度等方式，提高離心機運行效率、減少脫水機組運行臺數和運行時間，有效地降低能耗。目前，一些新建的污水處理廠都配置了變頻自動投藥系統，可以根據進泥量的變化實時控制投藥量以達到減少藥耗的目的從而減少間接能耗。

　　3、城市污水處理廠節能運行實例

　　深圳某污水處理廠進行了節能降耗技術改造，達到了一定效果。該污水處理廠隸屬于深圳市水務有限公司，是深圳市進行環境治理的重要工程之一，總占地面積為14.53hm2，水廠總設計規模為35×104m3/d。設計分兩期：一期采用AB工藝(其中B為MUCT工藝)，設計規模為10×104m3/d，于1998年投入運行;二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝，設計處理規模為25×104m3/d，于2001年投入運行。

　　該污水處理廠最初考慮了精確曝氣控制，但是最終產生的效果較差，因而于2009年進行了節能改造，改造主要針對能耗較大的生化處理單元。改造內容包括將一期的MUCT池在線溶解氧信號直接接入主控制柜，通過計算轉換為所需風壓值，讓主控制柜根據實際風壓與所需風壓差值調整各風機導葉開度，從而實現改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統，使其供氧電耗由0.066降至0.048kW·h/m3。二期厭氧池/三溝式氧化溝通過提升水泵的開啟臺數變化及在線溶解氧儀數值變化間接判斷從而調整轉刷曝氣器開啟臺數和時間，實現轉刷的時序控制。三溝式氧化溝單耗由0.1739降至0.1587kW·h/m3,達到了較為理想的節能效果。該污水廠實行相應的節能改造措施后電耗有一定下降。

　　4、結語

　　城市污水處理的能耗直接關系到污水處理業與環境、經濟的可持續發展，因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實用性和前瞻性，是一個綜合性、可挖掘性的研究課題，然而當前關于這方面的研究還較少。

　　通過研究城鎮污水處理廠的能耗組成、分布比例、耗能特點等可知，城鎮污水處理廠節能降耗措施主要從污水提升系統、曝氣系統、污泥處理系統等三方面入手，具體涉及泵、曝氣設備、推動混合設備和污泥處理設備等主要耗能設備的節能選型和節能改造，優化運行管理措施。

　　結合我國城市污水處理現狀，開展針對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運行能耗評估，并有針對性地開展節能降耗優化改造，將成為今后一個重要的研究方向。

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