城市污水处理厂能耗分析及节能途径
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【摘要】水是一种人类离不开的资源，水在人类的生活中，占据着十分重要的作用，且水又是一种有限的资源，而且具有不可替代性，水的质量，直接影响到了人类的生存与生命，因此受到了人们的高度重视。城市污水的处理是一项比较复杂的工作，既会造成一定的污染浪费，又会增加治理成本，因此，加强对城市污水的能耗和节能分析具有十分重要的意义。
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
一.前言
随着人们生活水平的不断提高，物质生活的不断发展，生活用水以及工业用水，随着人们日益增长的生产及生活需求，也不断的增加，其中由于工业化以及城市化发展，水污染也成为了人类面临的一个重要的问题。
二．我国城市水环境现状及污水处理工艺能耗概况
1.我国的水环境现状
水是自然资源,也是经济资源。虽然我国拥有数量众多的江湖,但却是一个严重缺水的国家,水环境形势严峻,究其主要原因是由于水污染造成的。我国的水环境面临以下几个问题:¹主要污染物排放量远远超过水环境容量;江河湖泊普遍遭受污染。全国七大江河水系741个监测断面中,41%的监测断面水质劣于五类标准;全国75%的湖泊出现不同程度的富营养化。生态用水缺乏,水环境恶化加剧。辽河、淮河、黄河地表水资源利用率已远远超过国际上公认的40%的河流开发利用率上限,海河水资源开发利用率更接近90%，“一些北方河流呈现出有水皆污、有河皆干的局面,生态功能几近丧失”。
2.污水处理工艺能耗概况：
城市污水处理厂电耗占总能耗的60%一90%。电耗主要用于提升污水和污泥,生物处理的供氧和推动混合、污泥的稳定和处理、专用机械设备的能耗、附属建筑、厂区的照明等方面。用于污水生物处理过程的电耗(包括专用机械设备的能耗)大约占全厂用电的70%,污泥处理电耗占20%,附属建筑、厂区照明及办公室用电10%。污水厂热能的消耗主要用于污泥加热、补充消化池池壁及池顶散失的热量及厂区供热,一般用于泥加热的热耗占全厂热耗的60%,补充消化池池壁及池顶散失的热量占30%,厂内供热占100%。
三．我国城市污水处理厂的现状及存在的主要问题
近年来,在我国环保事业加快发展的形势下,城市污水处理厂的建设步伐也在加快,污水集中处理能力迅速增长。我国城市污水处理厂由1998年的266座增加到2006年的937座,污水日处理能力也相应的由1136万t增加到6360万t;实际污水日处理量从29亿t增加到163亿t,其中日处理生活污水由20亿t增加到130亿t。我国城市生活污水处理率也由10.3%上升到43.8%。,这在一定程度上改善了城市水环境[l1。尽管城市污水处理发展很快,城镇生活污水处理率也有较大提高,但是和世界其他发达国家相比,差距仍然很大。例如德国、瑞士、英国、荷兰等西欧发达国家的城镇生活污水处理率都超过90%以上,我国近邻的日本和韩国的城镇生活污水处理率分别达到了67.0%和78.8%。我国的污水处理设施运行负荷率在65一70%左右,还有一定的提高空间。若城市污水处理设施设计规模过大,会导致管理运行费用过高,或者是设计处理规模超过了实际的处理需求,直接导致污水处理运行负荷不高。2006年,我国城市污水处理厂运行费用达101.6亿元,而其中能量消耗占运行费用的大部分,在当前我国电力供应困难,能源供应不足的情况下,寻求能量优化策略、减少能耗是污水处理可持续发展的必由之路。
四．污水处理厂节能途径与手段
能量是推动城市污水处理各种生物反应与污水处理厂正常运转的必要条件，主要包括直接能耗（鼓风曝气或机械曝气电机的电耗），回流污泥泵、污水提升泵等的电耗，污泥消化消耗的热能、污泥脱水的电耗、搅拌推流机械的电耗等）和间接能耗（絮凝剂、活性炭、铝盐、氯气、石灰、外加碳源等耗材生产所需的能量）。典型的二级城市污水处理厂电耗中，污水提升占10％～20％。污水生物处理（主要用于曝气供氧）占50％～70％。污泥处理占10％～25％，三者能耗之和占总直接能耗的70％以上。通过以上分析，现有污水处理厂节能的空间依然很大，为了真正达到污水处理节能降耗的目的，近年来主要研究了污水处理高效新技术和污水处理厂工艺中新设备的节能措施。
1.污水处理新技术的研究开发
（一）合理利用好氧生物处理技术
在众多的好氧生物处理技术中，工艺的比较、选用及其节能效果。往往取决于污水处理厂的规模和出水的标准。例如，当出水要求脱氮除磷时，中小型污水处理厂宜采用氧化沟工艺，大型污水处理厂宜采用Ａ2／Ｏ、Ａ／Ｏ等工艺，但它们能耗均高于生物转盘。能耗最低的当属于生物滤池，生物膜法是兼性生物处理过程，有机污染物的部分降解是在厌氧条件下完成的，降低了生物代谢所需要的氧量，也就降低了电耗（能源）。
某些新的好氧生物处理工艺，如微曝氧化沟、ＳＢＲ及其变形工艺、Ａ～Ｂ法等处理技术，包括厌氧或兼氧过程，并且有技术路线简捷，投资低、处理效率高、运行方式灵活等综合优势，具有较好的综合效果。例如，由于微曝氧化沟工艺从根本上改变了曝气方式，由表曝改为底部微曝，增加了传质时间和接触面积，提高了供氧能力和氧的利用率，显著地降低了曝气能耗，使单位污水处理能耗≤０.2ｋＷ·ｈ／ｍ３，运行费用为0.23元／ｍ３。这些运行数据已在广东肇庆多家污水处理厂、广东省佛山沙岗污水处理厂得到了充分的证明。佛山沙岗污水处理厂带脱氮除磷Ａ２／Ｏ底部微曝氧化沟运行数据表明：运行费用仅0.28～0.3元／ｍ３，气水比为6：1，且水质满足要求。
（二）新型节能短程脱氮、反硝化除磷新技术
短程同步硝化反硝化是把氨氮的硝化控制在亚硝酸盐阶段，然后实现同步反硝化。目前大部分的
研究集中在以ＮＯ－３为电子受体的反硝化除磷。由于以ＮＯ－２为电子受体进行反硝化除磷，可以与短程硝化相结合，能进一步降低能耗，近年有关以ＮＯ－２为电子受体的反硝化除磷研究开始受到关注。但如何通过驯化增强反硝化除磷菌对亚硝酸盐毒性的适应性，提高反硝化除磷的速率并在工程规模上得到应用是国内外研究的重点。以硝酸盐为电子受体的ＤＰＲ，国外已有报道，但有关常温下的短程硝化、以亚硝酸盐为电子受体的ＤＰＲ以及与ＳＳＮＤ技术相耦合的工艺及其机理方面的研究国内外尚未有报道。
2.污水处理厂工艺中新设备的节能措施
（一）污水提升泵的节能
污水提升泵站是污水处理厂的能耗大户之一，占污水处理电耗１５％以上。因此，泵站的节能对降低污水处理厂的能耗具有重要意义。提升泵的节能首先应从设计入手进行节能设计，对已投产的污水处理厂仍能通过加强管理或更换部分设备进行节能。当污水比重、流量一定时，电机功率与扬程成正比，因此降低泵扬程的节能效果显著。目前在进行污水处理厂设计时，水头损失估算普遍偏高，导致泵扬程计算值偏高。降低泵扬程可采取以下措施：
（1）总体平面布置要紧凑，连接管路要短而直，尽量减少水头损失；
（2）改非淹没堰为淹没堰，落差可由35～40ｃｍ减少到10ｃｍ。水泵梯级搭配：目前污水处理厂水量往往随时间、季节波动，并在污水处理厂运行初期水量也会与设计水量有较大的差距。在这种情况下，污水处理厂运行初期可按污水提升泵的大小进行泵梯级搭配，这样就可保证泵站集水池中的水位长期稳定在高水位上，从而使水泵的工作扬程减小，最终达到节能目的。
（二）提高曝气系统的节能
选择高效率的曝气设备和鼓风设备：鼓风曝气设备主要有微孔气泡、中气泡、大气泡和水力剪切等几种类型。其中，微孔曝气具有气泡微小、比表面积大和氧转移效率高等特点，通过提高氧的传质效率起到节能效果。如绵阳塔子坝污水处理厂、长沙第一污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂等污水处理厂均采用微孔曝气器进行曝气。鼓风设备是活性污泥法生物处理的主要动力设备，因此选择高效的鼓风机也是污水处理厂节能的一个重要环节。通过变频等技术手段提高鼓风机的运行效率，使曝气设备一直能在较高的状态下稳定运行，起到节能效果。目前，一般多采用离心式鼓风机并辅助变频控制。
五．结束语：
在我国的现阶段，为了保障人民的生活与生产需要，并满足人们生活质量提高的要求，对于污水处理厂的节能降耗问题，做为一项综合性的工作，逐渐重视起来，并不断的从我国目前的水环境现状以及污水处理工艺能耗概况进行分析，并从我国的水环境现状以及污水处理工艺能耗概况进行探讨，旨在找出我国城市污水处理厂的现状及存在的主要问题，并通过污水处理厂节能途径与手段的研究，从污水处理新技术的研究开发和污水处理厂工艺中新设备的节能措施进行着手，最终达到不断的树立节能减排意识，并根据多方面的分析与研究，旨在寻求节能降耗的根本性措施，并且不断的开发新的节能工艺，用以降低污水处理的成本。
参考文献：
[1]蔡芝斌;张志峰;奚晓东;宋华龙《污水处理厂水泵应用与节能改造》环境科学与管理;2006年02期
[2]陈征雄《变频节能技术在污水处理厂的应用》电气技术;2007年08期
[3]王昭君;闫洪坤《我国城市污水处理厂污泥处理工艺及现状》辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2009年S2期
[4]颜秀勤,王树成《奥贝尔氧化沟溶解氧分布与节能特性分析》中国给水排水;2001年03期
[5]林荣忱,李金河,林文波《污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径》中国给水排水;1999年01期
[6]赵亚乾，凌京蕾《我国城市污水处理设备的现状与发展之浅见》环境保护;1997年10期