城市污水處理廠的節(jié)能策略

截至2017年底，全國(guó)城市污水處理能力達(dá)到1.57億立方米/天，全國(guó)累計(jì)污水處理量達(dá)到462.6億立方米。 2017年，該國(guó)的總用電量為6377億千瓦時(shí)，污水處理用電量約占0.4％。同時(shí)，在污水處理過程中，與美國(guó)污水處理廠0.2kW·h / m3和日本污水處理廠0.26kW·h / m3的平均耗電量指數(shù)相比，污水的平均耗電量我國(guó)的污水處理廠約為0.3kW·h / m3。節(jié)能空間比發(fā)達(dá)國(guó)家高得多。這表明了污水處理廠節(jié)能降耗的重要性和緊迫性。

1.污水處理廠的能耗特征

污水處理廠的能耗類型包括電力，熱力，蒸汽，天然氣，柴油，汽油等以及耗能的工作液，其中耗電量約占污水綜合能耗的60％至90％治療。用于描述污水處理廠的能效指標(biāo)，除常用的單位綜合處理能耗，單位綜合處理能耗，單位水處理能耗，單位污泥處理能耗外，部分污水處理廠還采用了去除法。 BOD5單位能耗能耗，去除的每單位COD能耗，服務(wù)的每年每單位人口當(dāng)量的能耗以及每年用來描述能耗的每單位人口當(dāng)量的能耗。污水處理廠的能效指標(biāo)與以下因素有關(guān)：

（1）污水處理規(guī)模。在其他因素相同的情況下，在設(shè)計(jì)處理能力的范圍內(nèi)，污水處理廠的單位綜合處理能耗與處理規(guī)模成反比；

（2）進(jìn)出水水濃度。進(jìn)水濃度越高，排放標(biāo)準(zhǔn)越高，單位綜合處理能耗越大； 

（3）治療過程。在通常使用膜處理裝置的污水處理廠中，膜生物反應(yīng)池中高濃度的MLSS需要增加水動(dòng)力和曝氣強(qiáng)度，并且在泥水分離過程中必須保持膜驅(qū)動(dòng)壓力，并對(duì)該裝置進(jìn)行綜合處理能耗比較大； 

（4）運(yùn)行負(fù)荷。較低的運(yùn)行負(fù)荷將增加設(shè)備的綜合處理能耗。

根據(jù)廠區(qū)功能單位，污水處理廠能耗的統(tǒng)計(jì)范圍為：

（1）生產(chǎn)系統(tǒng)，包括網(wǎng)格，預(yù)處理系統(tǒng)，生化反應(yīng)系統(tǒng)和回收系統(tǒng)等。應(yīng)注意污水處理廠的能耗為標(biāo)準(zhǔn)分析和水平比較時(shí)，有必要統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗統(tǒng)計(jì)。一些污水處理廠的生產(chǎn)系統(tǒng)不包括深度處理，或者處理后的污泥水含量較高，這將顯示較低的能耗指標(biāo)。 

（2）輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，包括電源系統(tǒng)，機(jī)器維修車間和倉(cāng)庫等；

（3）輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，包括辦公室，食堂，輪班，車間浴室，休息室，更衣室等； 

（4）企業(yè)儲(chǔ)存，供應(yīng)（包括出口）損失的換算和計(jì)量。在整個(gè)污水處理過程中（不包括污泥處理單元），生化處理單元的運(yùn)行能耗占整個(gè)污水處理廠的55％至60％，其中能耗最大。污水處理系統(tǒng)約占用電量的25％。處理車間中的污泥脫水，消化和處理以及除臭也是具有相對(duì)完善設(shè)施的污水處理廠中重要的能源消耗環(huán)節(jié)。由于上述設(shè)施尚未在我國(guó)目前的污水處理廠中廣泛普及，因此，隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，將來污水處理廠的總能耗和強(qiáng)度將得到顯著改善。下面重點(diǎn)分析預(yù)處理，生化處理和污泥處理三個(gè)環(huán)節(jié)的能耗特征。

1.1預(yù)處理

用于污水提升和混合的泵系統(tǒng)是預(yù)處理單元中的一個(gè)高能耗環(huán)節(jié)。泵的功率，電動(dòng)機(jī)，泵使用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及流量控制方法是影響泵效率的主要因素。如果實(shí)際操作條件不能滿足泵的最佳效率點(diǎn)，則泵內(nèi)液體的湍流，摩擦和回流會(huì)導(dǎo)致泵系統(tǒng)的效率降低和揚(yáng)程降低。預(yù)處理裝置的主要耗能設(shè)備包括污水提升泵，沖洗泵等。

1.2生化處理

生化處理中的曝氣是處理單元的關(guān)鍵能耗部分，約占總能耗的50％。曝氣系統(tǒng)的能耗受好氧細(xì)菌數(shù)量，進(jìn)水量，出水水質(zhì)，處理技術(shù)，處理規(guī)模和使用壽命等因素的影響。生化處理單元的主要耗能設(shè)備包括鼓風(fēng)機(jī)，污泥回流泵，螺旋槳，攪拌器等。

1.3污泥處理

常用的污泥處理工藝包括污泥的增稠，消化，脫水，穩(wěn)定化等。污泥處理系統(tǒng)的能耗與污泥量，污泥泵的選擇和運(yùn)行以及水的含水量等因素有關(guān)。污泥。華南污水處理廠各處理環(huán)節(jié)采用改進(jìn)的AAO工藝的主要耗能設(shè)備：

（1）預(yù)處理環(huán)節(jié)包括污水提升泵，沖洗泵，事故污水泵和羅茨鼓風(fēng)機(jī)；

（2）生化處理環(huán)節(jié)是潛水推進(jìn)器，好氧至低氧回流泵和鼓風(fēng)機(jī)；

（3）消毒和尾水處理環(huán)節(jié)是尾水提升泵；

（4）污泥處理過程包括污泥干燥機(jī)，給水泵，榨水泵和洗滌泵。廣東某污水處理廠，采用AAO微曝氣氧化溝工藝處理生活污水和工業(yè)廢水混合污水。分析了預(yù)處理，生化處理和污泥處理單元的設(shè)備能耗。結(jié)果表明，羅茨曝氣風(fēng)機(jī)，污泥提升泵，污泥回流泵，格柵凈化機(jī)，帶式壓濾機(jī)和反沖洗泵的運(yùn)行能耗分別占42％，30％，7％，5％，3％，分別為2％。

2.污水處理廠的節(jié)能策略和措施

2.1預(yù)處理節(jié)能措施

預(yù)處理過程的能耗主要來自污水提升泵，其能耗占整個(gè)預(yù)處理過程能耗的95％。目前，大多數(shù)污水處理廠在選擇泵時(shí)都選擇了更高的設(shè)備揚(yáng)程，這導(dǎo)致了高能耗。設(shè)計(jì)泵壓頭時(shí)，應(yīng)使用液壓系統(tǒng)精確計(jì)算污水處理系統(tǒng)的總水位。此外，城鎮(zhèn)中的一些污水處理廠沒有調(diào)整進(jìn)入該廠的水量以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的水流入，這導(dǎo)致泵的頻繁啟停，導(dǎo)致泵房的能耗很高。 。在選擇水泵機(jī)組的基礎(chǔ)上，根據(jù)吸水特性，如變頻泵和定速泵的組合，合理地調(diào)整水泵的運(yùn)行分組，以在安全運(yùn)行范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高水位運(yùn)行。 ，這也有利于節(jié)能。此外，定期對(duì)水泵單元進(jìn)行大修和維護(hù)，及時(shí)更換軸承和葉輪，并通過減少表面粗糙度實(shí)現(xiàn)水泵的連續(xù)高效運(yùn)行。

2.2曝氣系統(tǒng)采取的節(jié)能措施

目前，大多數(shù)采用活性污泥法的污水處理廠普遍存在溶解氧濃度波動(dòng)大，曝氣過度等問題，影響污水處理效果，導(dǎo)致能源利用效率低下。曝氣系統(tǒng)可以從以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)：

（1）根據(jù)日高峰或小時(shí)高峰所需的溶解氧量合理設(shè)置曝氣系統(tǒng)的規(guī)模。當(dāng)溶解氧不足時(shí)，有效控制通氣率可使活性污泥在一段時(shí)間內(nèi)正常工作。影響污水水質(zhì)；

（2）在選擇曝氣設(shè)備時(shí)，要綜合考慮供氧能力和調(diào)節(jié)能力，以提高曝氣系統(tǒng)的實(shí)際曝氣效率；

（3）采用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制風(fēng)量；

（4）設(shè)計(jì)的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)氧氣的傳遞規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)。

北部的污水處理廠通過在線檢測(cè)溶解氧的濃度來結(jié)合水質(zhì)和水量的特征，以在需要出水水質(zhì)時(shí)控制其達(dá)到最低濃度要求，并確保處理后的水進(jìn)入二級(jí)沉淀池具有一定的溶解氧濃度，防止厭氧反應(yīng)的發(fā)生，以合理減少鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，達(dá)到節(jié)省曝氣能耗的效果。此外，目前大多數(shù)污水處理廠都使用微孔曝氣，這很容易堵塞，從而增加了能耗和維護(hù)成本。就氧氣傳輸效率而言，射流曝氣器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。單位功耗處理BOD5和COD。該量分別比微孔曝氣裝置高30％和110％，顯示出更高的能源效率。一些污水處理廠使用數(shù)學(xué)模型，模擬，人工智能等手段來控制生化處理單元的曝氣量，但是這些手段的應(yīng)用尚未得到廣泛推廣。

2.3污泥處理的節(jié)能措施

在污泥處理過程中，污泥脫水是關(guān)鍵的能耗單位。通過添加高效絮凝劑可以達(dá)到降低能耗的目的，可以提高污泥的沉降性能。過熱和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用厭氧消化產(chǎn)生的沼氣，可以為污水處理廠的其他單元提供能量并實(shí)現(xiàn)能源效益。污泥的垂直高干脫水，污泥囊式厭氧消化，污泥除砂預(yù)處理，高效熱解爐，四軸大容量葉片干燥等措施可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這些措施可以將污泥轉(zhuǎn)化為燃?xì)?，從而?shí)現(xiàn)資源利用。另外，諸如污泥的熱水解之類的預(yù)處理方法可以減少污泥的體積，同時(shí)增加污泥中易于生物降解的物質(zhì)的比例，從而增加沼氣的產(chǎn)生。在現(xiàn)階段，研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)建造了可以充分利用我國(guó)城市污泥和其他廢物的核心設(shè)備。因此，該設(shè)備已為我國(guó)的能源轉(zhuǎn)化過程和污泥處理能力進(jìn)行了有效推廣。做出了巨大的貢獻(xiàn)。充分利用厭氧消化過程中產(chǎn)生的沼氣作為污泥處理所需的能源，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能效益。對(duì)于具有一定規(guī)模的污水處理廠，可以通過設(shè)置和運(yùn)行厭氧消化-熱電聯(lián)產(chǎn)裝置來實(shí)現(xiàn)污水處理廠部分能耗的自給自足。

3.開展污水處理廠節(jié)能工作

污水管網(wǎng)，污水泵站和污水處理廠共同構(gòu)成了城鎮(zhèn)巨大的污水處理系統(tǒng)。這個(gè)龐大的系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)污水處理的高效率，安全性和滿負(fù)荷能力，從而達(dá)到各種污染物排放標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能降耗和降低運(yùn)營(yíng)成本是相關(guān)運(yùn)營(yíng)商面臨的極為現(xiàn)實(shí)的問題。 。在我國(guó)政策的強(qiáng)烈要求下，某些地區(qū)發(fā)展了污水管網(wǎng)和污水處理廠的聯(lián)合工作，從而滿足了高效，安全和滿負(fù)荷的要求。該技術(shù)主要使用先進(jìn)的信息技術(shù)和Internet技術(shù)。 ，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控以有效地調(diào)節(jié)和控制能源。該技術(shù)不僅使用信息技術(shù)，還使用GPS和PCL技術(shù)。它主要利用儀器和攝像頭功能，可以有效地控制工作環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了人工智能系統(tǒng)。每個(gè)設(shè)備還可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。內(nèi)容是共享的，從而提高了監(jiān)視的強(qiáng)度和準(zhǔn)確性，這使污水處理廠的操作更加方便，高效。另外，該系統(tǒng)應(yīng)用人工智能來確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。該系統(tǒng)的開發(fā)填補(bǔ)了我國(guó)污水處理行業(yè)的空白，從而實(shí)現(xiàn)了利用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)人工智能控制，還滿足了國(guó)家節(jié)能降耗的政策要求。 ，使城市污水處理工作能夠迅速進(jìn)行，又節(jié)約能源。

4.結(jié)論

北京于2014年發(fā)布了《城市污水處理能耗標(biāo)準(zhǔn)》（DB T1118-2014），這是中國(guó)第一個(gè)污水處理能耗標(biāo)準(zhǔn)。污水處理廠中一些高能耗的環(huán)節(jié)可以通過有效的技術(shù)降低能耗，使污水處理更加經(jīng)濟(jì)高效。技術(shù)人員還必須加大對(duì)污水處理各個(gè)方面的研究，開發(fā)更好的技術(shù)來服務(wù)于污水處理工作，以確保中國(guó)經(jīng)濟(jì)更快更好地發(fā)展。