城市污水處理廠的節(jié)能策略

截至2017年底，全國城市污水處理能力達到1.57億立方米/天，全國累計污水處理量達到462.6億立方米。 2017年，該國的總用電量為6377億千瓦時，污水處理用電量約占0.4％。同時，在污水處理過程中，與美國污水處理廠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的污水處理廠約為0.3kW·h / m3。節(jié)能空間比發(fā)達國家高得多。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，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，服務的每年每單位人口當量的能耗以及每年用來描述能耗的每單位人口當量的能耗。污水處理廠的能效指標與以下因素有關(guān)：

（1）污水處理規(guī)模。在其他因素相同的情況下，在設計處理能力的范圍內(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）進出水水濃度。進水濃度越高，排放標準越高，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，膜生物反應池中高濃度的MLSS需要增加水動力和曝氣強度，并且在泥水分離過程中必須保持膜驅(qū)動壓力，并對該裝置進行綜合處理能耗比較大； 

（4）運行負荷。較低的運行負荷將增加設備的綜合處理能耗。

根據(jù)廠區(qū)功能單位，污水處理廠能耗的統(tǒng)計范圍為：

（1）生產(chǎn)系統(tǒng)，包括網(wǎng)格，預處理系統(tǒng)，生化反應系統(tǒng)和回收系統(tǒng)等。應注意污水處理廠的能耗為標準分析和水平比較時，有必要統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗統(tǒng)計。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。 

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

（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)儲存，供應（包括出口）損失的換算和計量。在整個污水處理過程中（不包括污泥處理單元），生化處理單元的運行能耗占整個污水處理廠的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完善設施的污水處理廠中重要的能源消耗環(huán)節(jié)。由于上述設施尚未在我國目前的污水處理廠中廣泛普及，因此，隨著環(huán)保要求越來越嚴格，將來污水處理廠的總能耗和強度將得到顯著改善。下面重點分析預處理，生化處理和污泥處理三個環(huán)節(jié)的能耗特征。

1.1預處理

用于污水提升和混合的泵系統(tǒng)是預處理單元中的一個高能耗環(huán)節(jié)。泵的功率，電動機，泵使用的驅(qū)動系統(tǒng)以及流量控制方法是影響泵效率的主要因素。如果實際操作條件不能滿足泵的最佳效率點，則泵內(nèi)液體的湍流，摩擦和回流會導致泵系統(tǒng)的效率降低和揚程降低。預處理裝置的主要耗能設備包括污水提升泵，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)的能耗受好氧細菌數(shù)量，進水量，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備包括鼓風機，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)采用改進的AAO工藝的主要耗能設備：

（1）預處理環(huán)節(jié)包括污水提升泵，沖洗泵，事故污水泵和羅茨鼓風機；

（2）生化處理環(huán)節(jié)是潛水推進器，好氧至低氧回流泵和鼓風機；

（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，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。分析了預處理，生化處理和污泥處理單元的設備能耗。結(jié)果表明，羅茨曝氣風機，污泥提升泵，污泥回流泵，格柵凈化機，帶式壓濾機和反沖洗泵的運行能耗分別占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預處理節(jié)能措施

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

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大，曝氣過度等問題，影響污水處理效果，導致能源利用效率低下。曝氣系統(tǒng)可以從以下幾個方面實現(xiàn)節(jié)能目標：

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

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

（3）采用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制風量；

（4）設計的反應器結(jié)構(gòu)應根據(jù)氧氣的傳遞規(guī)律進行設計。

北部的污水處理廠通過在線檢測溶解氧的濃度來結(jié)合水質(zhì)和水量的特征，以在需要出水水質(zhì)時控制其達到最低濃度要求，并確保處理后的水進入二級沉淀池具有一定的溶解氧濃度，防止厭氧反應的發(fā)生，以合理減少鼓風機的風量，達到節(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成本。就氧氣傳輸效率而言，射流曝氣器具有明顯的優(yōu)勢。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現(xiàn)節(jié)能。這些措施可以將污泥轉(zhuǎn)化為燃氣，從而實現(xiàn)資源利用。另外，諸如污泥的熱水解之類的預處理方法可以減少污泥的體積，同時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，研究機構(gòu)已經(jīng)建造了可以充分利用我國城市污泥和其他廢物的核心設備。因此，該設備已為我國的能源轉(zhuǎn)化過程和污泥處理能力進行了有效推廣。做出了巨大的貢獻。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，也可以實現(xiàn)節(jié)能效益。對于具有一定規(guī)模的污水處理廠，可以通過設置和運行厭氧消化-熱電聯(lián)產(chǎn)裝置來實現(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)。這個龐大的系統(tǒng)如何實現(xiàn)污水處理的高效率，安全性和滿負荷能力，從而達到各種污染物排放標準并實現(xiàn)設備的節(jié)能降耗和降低運營成本是相關(guān)運營商面臨的極為現(xiàn)實的問題。 。在我國政策的強烈要求下，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，安全和滿負荷的要求。該技術(shù)主要使用先進的信息技術(shù)和Internet技術(shù)。 ，可以實時監(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)，從而實現(xiàn)了人工智能系統(tǒng)。每個設備還可以存儲數(shù)據(jù)。內(nèi)容是共享的，從而提高了監(jiān)視的強度和準確性，這使污水處理廠的操作更加方便，高效。另外，該系統(tǒng)應用人工智能來確保系統(tǒng)的安全運行。該系統(tǒng)的開發(fā)填補了我國污水處理行業(yè)的空白，從而實現(xiàn)了利用新技術(shù)實現(xiàn)人工智能控制，還滿足了國家節(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準》（DB T1118-2014），這是中國第一個污水處理能耗標準。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)濟高效。技術(shù)人員還必須加大對污水處理各個方面的研究，開發(fā)更好的技術(shù)來服務于污水處理工作，以確保中國經(jīng)濟更快更好地發(fā)展。