城市污水处理厂节能措施应用分析.doc

城市污水处理厂节能措施应用分析

摘要：当今社会的两大基础性能源就是能源与水，我国正处在高速发展阶段，高能源需求与高能源之间的矛盾也越来越突出，因此，我们必须探寻一条节能降耗的发展途径。唯有减少了城市污水处理厂的能源，才能使城市污水处理厂的资金投入实现有效的降低，使能源的使用率实现全面的提升。基于此，文章对如何有效的降低城市污水处理厂的能源进行分析与探讨具有极其重要的现实意义。
关键词：城市污水处理厂；节能降耗；途径

一、污水处理能耗现状
从污水种类的角度来看，工业污水占据城市污水总排放量的很大部分，并且，工业污水是多种污水类型中污染物浓度最大，污染最严重，最不易净化的污水。污水量的不断增加，致使国家不断加大在污水处理方面的资金投资，兴建更多的污水处理厂，污水的总排放量和污水处理消耗的能源不断增加。城市污水处理是高能耗行业，其能耗主要包括电能、药耗和燃料等多个方面，其中电耗约占总能耗的60%～90%，电耗也成为了污水处理厂运行成本的主要组成部分。污水处理厂有诸如搅拌推进器、潜水泵、风机、螺杆泵等大型用电设备，首先曝气工艺中的鼓风机电机功率最大，且是污水处理的核心设备；其次为污水提升设备的电耗较大。
二、城市污水处理厂节能降耗途径分析
（一）污水处理厂总图的优化设计
在污水处理厂的选址方面：一是，要特别注意污水处理厂所在地的汇水面积，根据污水处理厂的设计规模，尽可能大的规划其汇水面积；二是，建厂地址既要有利于污水管网建设，又要兼顾污水处理厂周边的地形地貌，尽可能避免在高程变化幅度较大的山丘或山岭地带选址，避免修建多级泵站。
在污水输送泵方面，精确计算流量，确保水泵在高效区间内运行，采用管道淹没出流代替堰口出水方式，降低跌水高度，选用水头损失小的管材减少局部损失，降低管道输送的长度与迂回次数，利用自然地势实现污水自流。日处理规模大于1万立方米的城市污水处理厂，如果能降低一米的提升高度，可实现降低电耗数万千瓦时，节能效果非常明显。
（二）污水处理环节的节能降耗途径
污水处理过程的能源损耗主要体现在污水的生化处理及污水预处理环节，其中，污水生化处理环节的能源损耗主要产生于曝气系统，而污水的预处理环节主要可分为沉砂池及格栅。首先，曝气沉砂池极易因曝气设施的应用而出现较大的能源损耗，所以，通常应当采取旋流式及平流式的方式来设计沉砂池，以达到节能降耗的目的；
其次，必须将设置格栅落实到位，尽管整个格栅在处理污水的过程中没有较大的节能作用，可是，其却可以有效的降低后期其他设备的能源损耗，所以，必须针格栅的设置落实到位。通常情况下，可以在泵房集水井、污水渠道的进口位置或者污水处理厂的前段位置设置格栅，以此来截留较大的漂浮物，避免出现堵塞现象，进而确保污水设备的正常运作。
（三）污水提升泵站的节能降耗途径
城市污水处理中一个非常重要的能源损耗设备就是污水提升泵，其会对后期的污水处理能否继续进行造成极大的影响，而且其本身的能源损耗也非常大，对污水提升泵站设计进行改善可以极大的提升污水提升泵站的节能降耗效果。当下我国城市污水处理厂泵之所以会损耗较多的能源，主要是因为电机缺乏较高的效率、运作控制不良和水量波动以及设计的动作能力比实际水量所需的能量要大等。
因此，可从以下几方面着手來实现污水提升泵站的节能降耗：
第一，选用变频泵来代替所有的提升泵，以便全面提高城市污水处理厂的总体性能。例如，我国某市的污水处理厂通过改造提升水泵的变频技术，实现了大约12%的能源节省；
第二，将工频泵转变成部分变频泵，并将其当作最终的调速泵，再根据实际情况来对其进行运作；
第三，采取多级动态液位控制对策技术。在现实的运作过程中，可采取转速加台数控制法来使定速泵实现平均流量运作，如果水流的波动比较大时，应当对转台数进行适当的增减，再通过改变调速泵的运作速度来迎合水流量的改变；
第四，应当经常对水泵实施养护，以使水泵的电能损耗及摩擦实现有效的减少。

若想使水泵达到节能降耗的目的，则必须对提升泵的运作效率进行全面的提高，除了应当采取如上办法之外，还必须从泵设备着手，加大对泵的高程设置及日常管理力度，再根据污水处理厂的具体运作状况，不断的对运作条件进行归纳与总结，以便选取出最好的运作条件，从而最大限度的提升泵设备的动作效率。
（四）风机变频与曝气系统优化传统
风机采用工频运行，利用主管路的阀门开度调节风量，虽然电机可达到驱动要求，但多余的力矩增加了功率、电能的浪费，同时，对溶解氧浓度调节存在很大滞后性，容易导致污水处理不达标。通过加装变频控制系统，将溶解氧仪实时数据采集至变频器，再通过变频器的转换模块把溶解氧浓度指标转换成数字量，风机控制模块根据变频器的参数设置处理数据，并将数据处理的结果以运行频率方式控制风机的转速，从而调节风机风量。该项技术不仅可实现风机的自动节能运行，而且可精确控制污水处理工艺控制过程中的溶解氧含量。

（五）污泥处理环节的节能降耗途径
污泥处理在城市污水处理厂中也是一个非常重要的部分。目前的污泥比较繁杂，其除了包含的污染物非常多之外，而且其分解过程也极其繁杂，如果只是简单的采取处理污泥的办法，根本无法取得较为理想的处理效果，所以，在处理污泥的过程中，还应当对污泥资源的回收利用加以探求，以实现污泥处理的节能降耗。污泥的处理环节主要可分为污泥的脱水、稳定以及浓缩等三个部分。
其中，主要可利用自然脱水及机械脱水两种办法来对污泥进行脱水处理，当下使用较为广泛的就是机械脱水方式，机械脱水损耗的能源主要是电能，通常来说，采取离心脱水方式所损耗的电能相对比较少，可是无法达到较好的污泥的预处理效果，而且还极易出现机械磨损情况，因此，应当通过实践来对更好的脱水技术加以寻求，以使污泥处理的节能降耗效果实现有效的增强；污泥的稳定主要包括好氧、厌氧以及堆肥处理等三个环节，不过也有很多污水处理厂不对污泥进行稳定处理就直接实施污泥的脱水处理的。
通常来说，厌氧消化过程中所形成的沼气可用于补充泥污稳定过程的能量；污泥浓缩应当将生物气浮技术作为首选，并以此来取代单纯的策略气浮，从而达到提高浓缩效率、减少能源损耗的目的。除此之外，还应当将潺潺的回收利用落实到位。

挥发性有机物占据了污泥的绝大部分，日本主要是利用厌氧来削减消化污泥，通过此种办法，每吨污泥可以形成大概680m3的沼气，再借助磷酸型燃料电池壳大概可以得到污水处理厂50%的能源。回收利用污泥的办法主要包括如下几种：对厌氧消化的所形成的沼气加以回收利用；对焚烧污泥所形成的热能加以回收利用；掺烧及堆肥。
（六）药剂消耗节能
途径污水处理厂药剂消耗主要是针对深度处理、消毒处理和污泥处理工艺中的中的药剂消耗。深度处理是通过向水中投加药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合并沉淀的目的。常用药剂主要包括无机盐类混凝剂（工业硫酸铝、明矾、三氯化铁、聚合氯化铝等）和有机合成高分子混凝剂（聚丙烯酰胺、脱絮凝色剂、天然絮凝剂等）。
针对除磷，常用的方法有生物除磷、PAM结合PAC、铁盐等。生物除磷技术无需投加药剂、污泥产量又少，但这项技术工艺较为复杂，需要在实践中不断的加以完善。化学除磷，可以尝试使用高分子混凝剂除磷，能够有效降低药耗。
消毒的目的主要是利用物理或者化学的方法杀灭废水中的病原微生物，以防止其对人类及畜禽的健康产生危害和对生态环境造成污染。消毒的方法主要包括物理法（加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等）化学法（氯、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧和重金属离子等）。针对涉及药剂消耗的方法主要通过合理配比、减小加药量来实现降耗。
三、结束语
污水处理厂的节能降耗涉及方方面面，真正做到节能降耗需要从设计初期工艺选择、设备选型、污泥处理及处置方式等多方面考虑，为节能降耗源头奠定硬件基础，运行过程中根据本厂水量、水质等实际情况，制定可行的节能降耗措施，积极采用新技术、新工艺和新标准，才能为企业节能降耗创造更多途径。

参考文献：
[1]白天喜.城市污水处理厂的能耗研究与节能分析[D].长安大学，2012.
[2]张闻豪.城市污水处理厂节能措施与优化运行技术研究[D].太原理工大学，2012.

[3]洪毅怡晖.城市污水处理厂节能措施分析[J].科技风，2014，16：180.

5