阐释中小城市有关中小城市污水处理厂降耗节能途径

论文导读：的电能消耗和污水处理涉及的药剂消耗等。其中，主要的耗能设备是污水提升泵、回流泵、鼓风机和污泥加热设施，药剂消耗主要发生在除磷、污泥调理和污泥消毒阶段。降低主要耗能设备和工艺的药剂能耗，将是污水处理过程中节能降耗的重要途径。以城市污水处理的典型工艺流程为例，分别就各个单元的能耗加以分析。

2.1污水提升　

【摘 要】污水处理厂的正常运行及达标排放是实现区域环境质量目标的必要条件。城市污水处理是一种高能耗的产业之一。高能耗造成污水处理运营成本高，同时也加剧了我国现阶段的能源危机，我国经济正处于高速发展阶段，对能源的需求与依赖日益增加。为保证污水达标排放，实现总量减排目标，并逐步改善区域环境质量，必须确保城镇污水处理厂的良好运行。对此，本文就中小城市污水处理厂降耗节能的途径进行探讨。
【关键词】污水处理厂；降耗节能；管理途径

1.我国城市污水处理厂能耗及分布

污水处理过程消耗的能源主要包括电能和源于：免费毕业论文www.7ctime.com
燃料、药剂等，其中，电耗约占总能耗的90%。目前，我国城市污水处理厂电耗的平均水平为0.29 kWh·m-3，82%以上的污水处理厂能耗高于0.440 kWh·m-3。与欧美等发达国家相比差距较大。据报道，1999年美国污水处理厂的平均电耗平均为0.20 kWh·m-3 ，日本为0.26 kWh·m-3，2000年德国污水处理厂平均电耗0.32 kWh·m-3，但这些耗值中均包含了污水消毒、污泥消化与焚烧等我国污水处理厂目前尚未普及的耗能环节。我国每年污水处理约消耗100x108kWh电，如果能耗降低20%，则可以节约电能20x108kWh，因此，我国污水处理产节能降耗的空间是巨大的。以普通活性污泥工艺为例，其中污水生物处理工艺能耗占50%一70%，主要的能耗单元是曝气池供氧，污水提升部分占能耗10%～20%，污泥处理能耗占10%～25%，燃料、热能、药剂的能耗耗占10%～40%。

2.城市污水处理厂节能降耗的途径

污水处理厂的能耗分布在污水提升、污水处理和污泥处理的各个单元，包括设备的电能消耗和污水处理涉及的药剂消耗等。其中，主要的耗能设备是污水提升泵、回流泵、鼓风机和污泥加热设施，药剂消耗主要发生在除磷、污泥调理和污泥消毒阶段。降低主要耗能设备和工艺的药剂能耗，将是污水处理过程中节能降耗的重要途径。以城市污水处理的典型工艺流程为例，分别就各个单元的能耗加以分析。

2.1 污水提升

污水提升泵是污水提升的主要耗能设备，有较大的节能空间。牛住元等对北京某污水处理厂提升泵实际运行能耗的调查分析，结果显示该厂污水提升泵电耗占总能耗的17%；提升泵的电耗取决于泵的实际工作扬程，同时，构筑物水头损失设计过大，也会增加污水提升能耗。因此提出在设计阶段采取管道淹没出流和控制跌水高度，减小出口处水头损失，来有效降低污水提升高度，节约能耗。秦怀东等提出了降低泵扬程来节能降耗的措施：总体布置要紧凑，连接管路要短而直，尽量减少水头损失；改非淹没堰为淹没堰；尽量采用平流式沉淀池。

2.2 污水预处理

城市污水处理厂的预处理系统包括格栅和沉砂池。格栅安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。虽然格栅的节能空间较少，但其对后续的全厂设备减少损耗有着重要作用。沉砂池用于去除污水中的泥沙等无机颗粒，从而保证后续处理构筑物的正常运行。常用的沉砂池主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等，其中，曝气沉砂池因含曝气设备而能耗较高，平流式和旋流式则能耗相对较低。因此，可以尽量采用平流式和旋流式来降低能耗。

2.3污水生化处理

污水生化处理工艺耗能单元可以从好氧处理和厌氧处理两方面来分析。污水生物处理好氧工艺的曝气系统是主要耗能单元，寻找曝气系统的节能降耗方法可以大大降低污水处理厂的整体能耗。赵宝江等总结了曝气装置的节能措施，主要包括（1）做到精确设计。选用压力损失小的管材及局部构件，避免不必要沿长和局部损失；（2）选用微气泡空气扩散装置，产生微小气泡使得气、液接触面大，提高氧利用率；（3）考虑在单侧设曝气装置，在水流断面上形成旋转推流，使得气、液接触充分，以达到氧的高转移率；（4）安装自动调节装置，根据曝气池中的溶解氧浓度自动调节供气量；（5）采用混合效率更高的潜水搅拌器等来替代曝气设备；（6） 使用方便、故障率低、节能效果明显的变频调速风机。金昌权等将风量作为曝气系统节能的指标，并将论文导读：，便于进行工艺间的横向比较，建立污水处理厂不同单元的能耗评估指标。（3）建立节能降耗目标。深入的能耗分析、节能潜力的识别以及能耗管理水平的提升，实现对污水厂运行的精确控制，完成降耗节能的目标。4.结束语综合以上分析，城市污水处理厂有较大的节能降耗潜力，通过改进工艺、引进新技术、建立完善的节能管理机制
其节能途径分为3大类，第l类通过设备升级等方式提高氧在水中的利用率；第2类是通过模拟和优化运行的方式，精确控制风量；第3类是通过变频等技术手段提高鼓风机、机械曝气机的运行效率。黄浩华等以北京某污水处理厂二期工程A2/O工艺为例，研究了A2/O工艺中降低供氧能耗的可行性，结果表明，现有污水厂曝气池停留时间过长，存在过度曝气现象，并通过小试试验研究提出严格控制曝气池中的溶解氧在2～3 mg·L-1，并把好氧前段变成缺氧区，减少曝气段的长度，以此降低能耗。

2.4污泥处理

污泥处理单元也是耗能较多的部分，主要包括污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水等。常用的污泥浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。胡锋平等旧比较了不同污泥浓缩工艺的能耗，结果表明，重力浓缩的比能耗在0.02～0.14kWh·m-1，气浮浓缩的比能耗在0.2～1.0 kWh·m-1，离心浓缩的比能耗在0.5～1.2 kWh·m-1，而气浮浓缩中的生物气浮比能耗在0.05～0.12 kWh·m-1。可见，重力浓缩的能耗最低，但由于其浓缩效率低，可能会造成磷的释放，将会被逐渐取代。因此，用生物气浮代替重力气浮是降低污泥浓缩能耗的一种有效途径。
目前国内常用的污泥稳定技术是厌氧消化占38.04%、好氧消化占2.81%、污泥堆肥占3.45%，也有部分被采用，约55.7%的污水处理厂污泥未经稳定处理。厌氧消化的能耗包括热耗和电耗，热耗主要在于维持消化所需的温度，而电耗主要在于搅拌和泵输送；好氧消化的能耗则主要在于风机对消化池的曝气。所不同的是，厌氧消化所生成的沼气能够用于补偿消化时耗费的能量。李维等介绍了北京市高碑店污水处理厂对生化沼气的利用情况，其污泥处理采用中温及高温两级消化工艺，日产生化沼气设计量为5.3万m3。稳定运行平均日产沼气4万m3，相应平均日发电量可望达到7.5万kWh，全年发电量可望达到2 700万kWh。污泥脱水目的在于进一步降低污泥的含水量，以便进行后续处置。污泥脱水包括自然脱水和机械脱水。目前，国内多数污水处理厂都采用机械脱水的方式进行污泥脱水，主要包括带式压滤脱水、离心脱水、板框压滤脱水等。而制约机械脱水发展的其中一个因素就是电耗。赵庆良等总结了不同燃机械脱水方式的电耗情况，其中带式压滤DS脱水33～66 kWh.t-1 ，离心DS脱水11～33 kWh.t-1，板框压滤DS脱水33～55 kWh .t-1。可见，离心脱水的电耗较低，但其对污泥的预处理效果要求高，而且容易磨损。因此，改进现有污泥脱水工艺，开发新的脱水工艺，是污泥脱水降耗节能的可行途径。

3.节能降耗管理

（1）节能降耗分析。通过分析城市污水处理厂各个处理阶段的能耗情况，明确不同处理单元对能量的需求，确定与污水处理厂能耗密切相关的控制节点，分析各控制环节的节能降耗潜力。
（2）建立统一能耗评估指标。建立具有明确的边界界定、统一能耗审计和评估的指标，建立基于不同污水处理工艺、不同工程规模等条件下的污水处理系统能耗评价指标，反映各部分的能耗水平，便于进行工艺间的横向比较，建立污水处理厂不同单元的能耗评估指标。
（3）建立节能降耗目标。深入的能耗分析、节能潜力的识别以及能耗管理水平的提升，实现对污水厂运行的精确控制，完成降耗节能的目标。
4.结束语
综合以上分析，城市污水处理厂有较大的节能降耗潜力，通过改进工艺、引进新技术、建立完善的节能管理机制，将是今后污水处理厂节能降耗的重要途径。
参考文献：
杨凌波.曾思育.鞠字平篇.我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别叨.给水排水，2008。134（10}：42-45.
姚远，张丹丹，楚英豪.城市污水处理厂中的能耗及能源综合利用明.资源开发与市场，2010，26（3）：
作者简介：
叶孝虎（1986-4-），男，大学本科环境科学专业，一直从事污水处理工作。