城市污水处理厂能耗分析及节能降耗措施研究
来源:用户上传
作者:
摘要：城市污水处理作为一个高能耗的行业，近年来引起了人们的广泛关注。在城市污水处理厂运行过程，能源消耗主要来源于电能消耗和化学药剂消耗。本文以某污水处理厂为例，就污水处理厂能耗进行了分析，并提出了城市污水处理厂节能降耗措施。
关键词：污水处理厂;能耗;节能降耗
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）05-00-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.017
Abstract：As a high energy consumption industry， urban sewage treatment has attracted wide attention in recent years. In the operation of urban sewage treatment plants， energy consumption is mainly derived from electrical energy consumption and chemical consumption. This paper takes a sewage treatment plant as an example， analyzes the energy consumption of the sewage treatment plant， and proposes energy saving measures for urban sewage treatment plants.
Keywords：Sewage treatment plant;Energy consumption;Energy saving
污水处理厂的良好管理和运行，是确保污水处理达标，减少污染排放的关键，因此，需要加强污水处理厂管理，以降低能源消耗，提升污水处理的效率。目前，随着我国工业化进程的不断加快，城市污水厂能耗不断增加。因此，我们需要合理分析污水处理厂资源消耗，以便采用有效的节能降耗措施，以减少污水处理厂的能源消耗，确保污水达到稳定的标准，节省生产成本，实现清洁生产目标。本文结合笔者的工作实践经验，着重就污水处理厂降耗措施进行探讨。
1 概述
某污水处理厂，分二期进行建设，首期3.0万t/日，二期5万t/日，首期工程内包括新建的进水泵房、沉砂池、二沉池、紫外消毒池、AA/O曝气氧化沟、鼓风机房、自动控制室等，道路绿化及附属建筑物。其中粗格栅及提升泵房、鼓风机房、脱水机房等土建工程按远期规模8.0万t/天设计。
2 污水处理厂能耗分析
2.1 项目建设过程中能耗分析
污水厂建设过程中的能耗主要是耗用水泥、钢材以及施工过程中的用水用电，项目建设过程中构、建筑物三材用量可以通过优化设计减少用量;施工过程中的用电用水消耗可以通过合理组织生产来降低。
2.2 项目生产过程中能耗分析
2.2.1 污水厂生产过程分析
本工程污水处理厂主要由一级处理和二级处理两个部分组成。其中，一级处理是去除污水中的固体污染物，包括沉砂池和粗细格栅两个部分，其处理对象为垃圾、悬浮物。通过一级处理处理污水，可去除的BOD值为20%～30%。而二级处理系统作为污水处理厂中重要组成部分，其主要是去除污水中的有机污染物，其去除COD值可降至10～30mg/L，达到水体排放标准。深度处理的作用是进一步降低二级处理出水中的有污染物值，深度处理出水可作中水回用。污水处理厂主要通过管网将污水引入，再经过格栅对污水中大块的悬浮物进行截留，再利用潜污泵提升，输送至沉砂池进行颗粒去除，经沉砂池进入生物池，在好氧作用下，池中的污水将被微生物净化，再经二沉池进行分离，再进入紫外消毒池，最后进行尾水排放;对于剩余活性污泥，应将它排至污泥处理区进行处理，经脱水后成为泥饼，再进行外运处置。
2.2.2 能耗种类分析
污水处理厂能源消耗包括电能消耗、水资源能耗和药剂消耗等。其中，电能消耗最多，大概占污水厂总能耗的60%～80%。其来源于污泥提升、污泥处理、设备、厂区的照明等方面的用电。在污水生物处理过程中，电能消耗大约占全厂用电的70%，污泥处理电能消耗占20%，厂区照明的电能消耗占10%。在污水处理厂总能耗中，污水提升能耗占10%～20%，曝气供氧占50%～70%，污泥处理占10%～25%，这三者能源消耗超过了总能耗的70%。由此可见，城市污水处理厂能耗来源于污泥提升及污泥处理等过程，其中，污泥处理的单元过程耗能量最多。一般二级污水厂能耗值约为 0.250 kWh/m3。
3 污水处理厂节能降耗措施
本工程设计在工艺方案、工艺流程、设备选型和操作管理等方面都特别注意了节能效果，并采取了相应的节能措施，以降低处理厂的运行成本。主要体现在如下几个方面：
3.1 合理選择设计参数
结合国家标准对珠海市已投产的污水处理厂的进水水质与排水水质进行对比，提出合理的污水进水量，尽可能避免进水取值过高，使设备过大，从而造成能源损耗过大而造成浪费。
3.2 处理工艺的选择
处理工艺的合理选择是实现污水处理厂节能目标的关键。在污水处理流程中采用的生物池是一种能以多种方式运行的构筑物，可根据进水水质灵活调节其运行方式和控制最佳的运行条件，最大限度地减低污水处理的能耗。
3.3 污水提升泵的节能
综上，污水提升泵的电能消耗占污水处理厂总能耗的10%～20%，因此成为了污水厂节能的重点。在提升泵节能工作中，应从设计上进行节能;例如，在污水提升泵选用时，尽可能使流量和扬程的匹配超过80%的工作效率。同时，要结合进水流量合理匹配流量泵，以免阀门调控过多而导致能量损失。 3.4 曝气系统的节能
传统曝气控制系统溶解氧波动大和各个池组风量分布不均匀，容易造成曝气不足或过度曝气，导致出水水质不稳定和电耗增加。为解决传统曝气方式存在的缺陷，本项目曝气系统主要采用高精度的曝气系统，利用模型及历史数据，根据污水的水量、水位、温度等方面的变化进行处理，提前进行空气供给量调节，确保空气供给量的准确性，提升生物池的运行效率，避免出现波动，以实现曝气的精确控制目标。另外，要确保流量性能和空气压力损失之间的平衡，以减少最小压力损失，适当地给出鼓風机输出流量。同时采用线仪表对内回流比进行调节，以达到脱氮除磷效果;在污水处理厂运行过程中，污水处理系统可以将运行数据采集至数据库，再通过数据库对模型进行运算，确保模型的真实性。
在曝气控制系统应用中，主要选用精确曝气系统，以确保每组生化池溶解的稳定性，达到降低电耗及稳定出水水质的效果。
3.5 其余节能措施
①总图布置上，变配电间靠近鼓风机房和进水泵房两个用电量大的建（构）筑物，减少电缆长度。②将处理构筑物进行分组，结合进水有机物浓和水量的季节变化，在荷未能达到满足的条件下，可采用两组并联的运行方式，这样可以达到节约能源的目的。③要确保全厂水力、高程计算的精确性，在运行条件良好的情况下，尽可以地减少水头的损失，降低水泵的工作扬程，这样可以从全厂常年运行中节省电耗。
4 节能效果
污水处理厂的电能消耗大，成本较高，随着电费的不断上调，从而增加了污水处理厂的运转费用，部分污水处理厂由于经费不足而难以维持下去，使部分基建投资项目不能充分发挥自身的经济效益和社会效益。因此，在污水厂建设的过程中，我们应选择合理的处理工艺和节能设备，加强污水处理过程管理，以实现污水处理中的低能耗、高效率的运行目标。通过采取上述节能措施，大大提高了水泵运行效率和曝气充氧动力效率，降低了设备运行能耗。
5 结语
城市污水处理厂节能降耗作为一项全面性工作，涉及到众多内容，包括设计，设备选型，设备运行管理、人员操作水平等众多方面。 因此，在实际运行管理工作中，应合理分析污水处理时资源消耗和节能潜力，以减少能源消耗，降低污水处理成本，促进企业的可持续发展。
参考文献
[1]蒋勇.城市污水处理厂运行能耗影响因素分析[J].北京交通大学学报：自然（科学版），2014，38（1）：33-37.
[2]金昌权，汪诚文，曾思育，何苗.污水处理厂能耗特征分析方法与节能途径研究[J].给水排水，2009，45（S1）：270-274.
收稿日期：2019-01-28
作者简介：周亚梁（1986-），男，汉族，硕士研究生，环境工程中级工程师，研究方向为污水厂生产运营管理。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14948278.htm
