污水处理电耗分析和节能措施研究
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摘要：指出了环境污水问题日益加重,污水也是环境的污染源之一。分析了我国目前污水处理存在的问题,对污水处理方法进行了探讨,并根据具体情况提出了改善方法,使之达到节能的目的。
收稿日期：2011-06-30
作者简介：华震宁（1977―），男,浙江富阳人,工程师，主要从事污水处理研究工作。
中图分类号：X701文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2011）08-0197-03
1 引言
随着经济的发展,工业化、城市化进程明显加快，人口逐渐增多,我国的污水处理工作日渐紧张,处理量也在逐渐增加,使得各界必须注意到污水处理的情况。污水处理不当可能会引发二次污染,保护环境是必须注意的话题。如何处理电耗问题,怎样才能做到节能环保,针对这些问题进行了探讨。
2 污水处理存在的问题
2.1 污水处理厂资金和经费短缺
我国的污水处理厂众多,但是城市的污水处理情况并不是很有成效,处理率并不高,处理的量只能说是杯水车薪。现在大的城市已经在着手规划处理水问题,但是一些小的城市并没有把其纳入规划当中,对于污水处理还没有建立专项资金,政府筹资力度不强,环境污染程度加剧。现在我国已建成的污水处理厂中,没有满负荷运行的占一半以上,很大程度上是经费的问题,一些省市并没有专门收取污水处理费,有的只收取工厂和企业的,有的虽然对居民也收取费用但是收费的标准低,污水处理所需要的费用之高是收费标准满足不了的。
2.2 进口设备修理困难
进口的污水处理设备经过几年的使用出现了不同程度的损坏,大量的修理费用是值得考虑的。有的损坏严重的必须请国外的专家修理,但维修成本的高昂让污水处理厂负担不起,有些配件,已经停止销售,这样必须找国内的人员进行测绘、加工,或者是从国外购进形同的淘汰设备来满足维修的需求。大量的维修工作有国内维修人员负责,以减少资金紧缺问题。进口设备才会发挥其优势。尽管这样在一定程度上还是影响了污水处理的进度。
2.3 工艺选择上的失误
污水处理工艺选型没有因地制宜的结合当地的情况选择处理工艺,只选择热门的工艺。只是看到热门工艺表面的东西却没有作实质性的了解,更不会考虑当地的水质和处理完的水如何利用问题,造成资本的浪费,使资金运转困难。
2.4 污水处理程度不够
污水处理程度不够污水经过工艺处理虽然达到国家标准的排放指标,可是污水处理过程中一些污泥并没有处理好,很有可能造成又一次环境污染。污泥没有处理好就用作做肥料,会给环境造成又一次的破坏。如果污水处理程度不够会使再生水源利用起来比较困难。资金少,使得设备缺少,进水池、初沉池、储泥池、脱水机房都会产生不同程度的恶臭现象,会给工作人员的健康问题带来隐患,也会影响居民的身心健康。为了创造一个清新的环境,保证人们的身心健康,使环境污染可以减少,需要污水处理厂通过不同途径来解决除臭装置问题。
3 污水处理电耗分析
（1）随着经济的发展,工农业以及居民用水和排放的污水在逐渐增多。我国能耗能源主要包括电能、燃料、药剂等,但是电能耗的比例最大。我国在污水处理环节上还比较薄弱,虽然国外有一些成功的案例,但是国内受资金、设备等条件的限制,并不能充分应用先进的理念。据数据表明,我国自1927年建立第一座污水处理厂以来,污水处理方面进展很快,规模也在不断地扩建中,城镇污水处理厂的电耗分布与正态分布存在明显的差异。进一步采用K-Mcans快速聚类法研究529座二级处理厂的电耗分布情况。在k3的情况下,聚类结果为:82%的污水处理厂（439座）能耗不高于0.4且对进水水质和出水要求也各不相同,耗电量也不同。即使是同一个城市同种方法处理起来也各不相同,85座污水处理厂能耗处于0.441～1.020,其他的10座物理污水处理厂能耗1.021～2 000kW・h/m3范围内,以此可以看出污水处理厂能耗水平还是比较均匀的。而0.440kW・h/m3的能耗可以作为将来政府监管污水处理厂运行绩效的警戒上限值。而美国在1999年美国污水处理厂的平均耗电为0.26kW・h/m3,日本也是在0.26kW・h/m3,2000年的德国污水处理厂平均电耗0.32kW・h/m3,但是这些能耗值包括了污水消毒、污泥消化、焚烧等环节,但是这些都是我国目前尚未普及的能耗环节。在2006年时我国污水处理平均电耗0.29kW・h/m3,与发达国家相比,我国仍有较大的节能发展空间。
（2）污水的排放量增多所需的耗电量也逐渐呈上升趋势,人口的增加,也会使耗电量增大。在这种状态下,引起了国际各方的重视。不同地区的处理方法不同污水处理方法耗电结果也不同。污水处理程度与吨水耗电量是成正比的,不同行业的污水对于不同行业的耗电量也各不相同。水质较差、成分复杂且污染物含量较多的处理的成本较高,在国家的二级污水处理厂中,污水处理是通过进水泵和生物处理的曝气池供氧等工艺来对其进行处理的。
（3）影响污水处理厂能耗的要素是污水处理厂所处地区的自然环境和社会环境特征、污水处理厂的工艺、污水处理厂的单位性质、处理量、污染物去除量、所接纳的工业废水比例等。在详细分类时,较小的样本数会影响结论的可靠性,特别是采用实际处理能力进行平均能耗计算时,个别数值会对计算结果产生较大的影响。在2006年的结果上建立了数学表达式用来描述能耗规律。
4 节能措施
4.1 改进工艺单元
针对耗电较大的工艺单元进行改进,减少总耗电量,与传统的耗电相比较,没有混合液回流泵,在泵耗电中也因此没有回流,在这种状况下,可节省能源且降低成本,开发处理污水新技术、新方法来减少耗能的开发,推广能耗小的污水处理新技术和新方法,改进耗电量较的进水泵,将泵房不同地方的污水提升,还要提升进行集中处理。污水处理厂处理污水量较大,输送线路较长。污水管道埋的很深,泵房需要的用电量达到24%左右,泵房节能应该首先考虑正确选泵,使提升泵工况点在高效段内运行。可通过利用先进变频调速器调节污水流量,降低电能消耗。合理布置污水处理流程,污水处理厂曝气池的传统布置方式是均匀和单边布置的,单边布置原以为有利于保持真正推流,还可以减小风量,但多年的实践和研究表明,这种布置方式氧的转移率较低,能源浪费很大,不如全面曝气效果好，全面曝气可使整个池内均匀产生小旋涡,形成局部混合,同时可将小气泡吸至1/3～2/3深处。改善曝气设备采用微孔鼓风曝气器,可以减小气泡尺寸增大表面积,提高氧的利用效率,因而转移速度高,节约风量,可节省近20%的曝气能耗。
4.2 加强水泵的管理与维护以污水处理要求为前提,受到多种因素的影响减少管道长度及局部阻力,降低污水提升泵扬程,此外,调节泵的运行方式,降低水泵轴功率,加强对水泵的管理和维护也是有效的办法,且节能效果明显。格栅虽能拦截污水中体积较大杂物,但是污水流过时,由于栅条的阻挡可能会破坏水头,用水泵排水可以加快污水的流势。栅渣机粉碎过程中耗能也较大，把污水设备最好安装在地势较低的地方,提升泵的功率可以降低,也可以将其提升到尘砂池,沉砂池的节能主要是设在泵房前的一个装置,它能够除去比较大的无机颗粒,减小对水泵的磨损。将它设在初沉池前可以改善污水处理构建物的条件,要使曝气系统曝气,采用动力排砂系统来节省能耗,减少因机械排沙而造成的不必要的能耗浪费。初沉池作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。它主要是以处理SS和部分BOD5悬浮物为对象的。能降低有机负荷,可以使生物处理构筑物运行条件得到改善。作为初沉池的排泥设备装置,可以与刮砂机进行连带式的连接,受排泥时间长的影响,作为比其他的装置所需能耗低的初沉池而言,可以用静水压力来调节。二次沉淀池是通过刮渣挡板,出水排泥等装置来分离污泥的,还要把污泥借助水泵的力量传送到泵房中去。在使用过长中能耗主要是去除污泥上面的漂浮物和污泥的抽吸上,可以通过新型节能设提高水泵的效率,调整新型能耗问题合理分配资源还可以通过采用新型的节能泵,合理调整设备参数,提高泵的运行效率,具有可行性,对未来污水处理起着关键作用。
4.3 加强曝气设施管理
在污水处理过程中,曝气是好氧生物处理过程所需能耗最大一部分,在处理工艺中作为能耗大户,必须保证曝气的进行,曝气设施是好氧处理工艺中能耗最多的部分,是污水处理单元的能耗大户,必须保证曝气池中溶解氧的浓度,需要很大的功率来维持而且是日夜兼备运行。这就需要减小风量,而减小风量必须要提高扩散装置效率,降低污泥对氧的需求,优化污水外加能量使布置方式改变。污水处理厂曝气池的传统布置方式是均匀和单边布置的,由于这种布置方式氧的转移率较低,能源浪费很大,后采用全面曝气效果好。全面曝气可使整个池内旋涡均匀产生,局部得到缓和。曝气设备的改进,可采用微孔鼓风曝气器来减小气泡尺寸使表面积增大,提高其利用效率使速度提高,降低能耗。风量控制节能要选用鼓风机的负荷比较大这样在减小风量的同时,充氧效率也可以提高,不仅可以满足节能的需要,也可以使过曝气现象减少,保证处理效果更佳。但是风量并不可以随意减少,一定要以满足污水处理为前提要求。
5 结语
我国污水处理工作与发达国家相比还有较大的差距,受资金、技术设备的影响,虽然有些成效,但是还无法达到发达国家污水处理的标准。电耗问题还没有得到很好的解决,节能措施的运用在一定程度上促进了污水处理的进程。参考文献：
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