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城市污水廠節(jié)能降耗措施解析
城鎮(zhèn)污水處理廠的能量是推動各生物反應(yīng)池及污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類，即直接能耗和間接能耗。下面是小編為大家分享城市污水廠節(jié)能降耗措施解析，歡迎大家閱讀瀏覽。
1、城市污水處理廠能耗組成
城鎮(zhèn)污水處理廠的能量是推動各生物反應(yīng)池及污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類，即直接能耗和間接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝氣系統(tǒng)、機(jī)械攪拌、污泥回流泵，污泥脫水等的電耗以及污泥消化投加的熱能等;間接能耗包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等外加耗材生產(chǎn)過程所需的能量。
目前我國典型的二級城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的能耗中，污水提升能耗占總能耗的10%～20%，污水生物處理能耗(主要用于曝氣供氧)占總能耗的50%～70%，污泥處理占總能耗的10%～25%，三者能耗之和占直接總能耗的70%以上。
2、污水廠各處理單元節(jié)能降耗優(yōu)化運(yùn)行方法探討
針對污水處理廠能耗組成情況，本文探討的處理單元主要為污水提升泵房、生化處理單元及污泥脫水處置
2.1提升泵房單元節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探討
污水提升泵的節(jié)能應(yīng)首先從設(shè)計過程著手，考慮進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，根據(jù)管道系統(tǒng)的特性曲線正確科學(xué)地選擇水泵，讓水泵保證在其高效段工作，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率。其次水泵配套電機(jī)的選擇也非常重要，選擇與水泵
負(fù)荷相匹配的電機(jī)可使電機(jī)保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)，雖然高效率電機(jī)價格比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)價格高15%～25%，但其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，投入運(yùn)行后該部分投資可以很快回收因此，在污水處理廠設(shè)計或升級改造工程中，可優(yōu)先選用高效電機(jī)。
2.2生化處理單元節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探討
目前我國生化處理單元采用的技術(shù)仍然是以A/A/O脫氮除磷工藝、氧化溝及SBR(序批式活性污泥法)三大工藝為主。處理單元節(jié)能降耗主要涉及3個方面：曝氣系統(tǒng)(主要)、回流系統(tǒng)及藥劑投加系統(tǒng)。
脫氮除磷工藝，SBR工藝基本上都是采用微孔曝氣，氧化溝工藝多采用轉(zhuǎn)刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進(jìn)行機(jī)械曝氣。
微孔曝氣系統(tǒng)所需空氣量由風(fēng)機(jī)提供，羅茨鼓風(fēng)機(jī)和TURPO風(fēng)機(jī)是當(dāng)前污水處理廠中常用的鼓風(fēng)羅茨風(fēng)機(jī)通過變頻器來實現(xiàn)節(jié)能，一般為中小型污水處理廠所采用，并且運(yùn)行時必須采取相應(yīng)的隔音措施。而TURPO風(fēng)機(jī)則利用其配套的mCP控制開關(guān)柜，通過在線監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，結(jié)合進(jìn)水流量情況進(jìn)行風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度及開啟臺數(shù)的控制，對曝氣量進(jìn)行控制，避免風(fēng)量浪費(fèi)導(dǎo)致能耗過高。另外微孔曝氣的曝氣裝置也是其重要組成部分，該裝置材料的選擇可提高氧氣利用率，例如近年來被我國污水處理廠廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴(kuò)散出的微小氣泡直徑為1.5～3.0mm，具有較高的氧利用率和動力效率，逐步淘汰了陶粒、剛玉和粗瓷等材料制成的曝氣裝置。
機(jī)械曝氣可分為轉(zhuǎn)刷(碟)對于倒傘式曝氣器來說，由于安裝的設(shè)備數(shù)量較少，因此一般給其中1～2臺設(shè)備安裝變頻器來實現(xiàn)變負(fù)荷的節(jié)能運(yùn)行。對于深溝式氧化溝采用轉(zhuǎn)刷(碟)曝氣時，會相應(yīng)配套推進(jìn)器作為混合推流主要設(shè)備，推流設(shè)備一般耗能較低，因此水下推流設(shè)備不進(jìn)行控制，保持常開;而轉(zhuǎn)刷(碟)則采用時序控制方式進(jìn)行控制，通過控制開啟臺數(shù)及調(diào)整空間布置位置，以適應(yīng)污水進(jìn)水負(fù)荷的變化，從而實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行。
對于A/A/O、氧化溝及SBR工藝，曝氣量的控制決定著整個系統(tǒng)的污水處理效果和污水處理廠的能耗水平。曝氣量小會直接影響出水水質(zhì)，曝氣量大則會造成大量能耗，同時大量氣體會打碎污泥絮體影響出水水質(zhì)。目前大部分污水處理廠運(yùn)行時只有當(dāng)出水水質(zhì)超標(biāo)時才會改變曝氣量，只要出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就維持曝氣量恒定。當(dāng)污水廠進(jìn)水負(fù)荷變化時，出水指標(biāo)就會產(chǎn)生較大波動。因為當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷偏低時，會造成氣量浪費(fèi)，所以按需曝氣將逐漸成為主要發(fā)展方向。
2.3污泥脫水單元節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)探討
污泥脫水單元節(jié)能優(yōu)化主要涉及脫水機(jī)類型選污泥脫水機(jī)類型大致分為板框式污泥脫水機(jī)、帶式污泥脫水機(jī)、離心式污泥脫水機(jī)和疊氏污泥脫水機(jī)。帶式污泥脫水機(jī)受污泥負(fù)荷波動的影響小，具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟動能耗少等優(yōu)點(diǎn)，但由于其存在運(yùn)行環(huán)境條件較差、維護(hù)工作量大等方面的問題增加了基建費(fèi)用，因而較少采用。板框式污泥脫水機(jī)與其他類型脫水機(jī)相比，污泥餅含固率最高，可高達(dá)35%，但其占地面積較大，間斷式運(yùn)行，效率低下，運(yùn)行環(huán)境較差，存在二次污染。因此不少大型污水處理廠在污泥處理設(shè)備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機(jī)。
一些采用氧化溝工藝的污水處理廠會考慮適當(dāng)延長污泥齡，減少排泥量并提高污泥中的灰分含量，這在一定程度上提高了進(jìn)入污泥井的含固率，并通過合理調(diào)配二沉池、高效沉淀池排泥時間和排泥量，合理控制污泥濃縮池濃縮時間和進(jìn)泥濃度等方式，提高離心機(jī)運(yùn)行效率、減少脫水機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)和運(yùn)行時間，有效地降低能耗。目前，一些新建的污水處理廠都配置了變頻自動投藥系統(tǒng)，可以根據(jù)進(jìn)泥量的變化實時控制投藥量以達(dá)到減少藥耗的目的從而減少間接能耗。
3、城市污水處理廠節(jié)能運(yùn)行實例
深圳某污水處理廠進(jìn)行了節(jié)能降耗技術(shù)改造，達(dá)到了一定效果。該污水處理廠隸屬于深圳市水務(wù)有限公司，是深圳市進(jìn)行環(huán)境治理的重要工程之一，總占地面積為14.53hm2，水廠總設(shè)計規(guī)模為35×104m3/d。設(shè)計分兩期：一期采用AB工藝(其中B為MUCT工藝)，設(shè)計規(guī)模為10×104m3/d，于1998年投入運(yùn)行;二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝，設(shè)計處理規(guī)模為25×104m3/d，于2001年投入運(yùn)行。
該污水處理廠最初考慮了精確曝氣控制，但是最終產(chǎn)生的效果較差，因而于2009年進(jìn)行了節(jié)能改造，改造主要針對能耗較大的生化處理單元。改造內(nèi)容包括將一期的MUCT池在線溶解氧信號直接接入主控制柜，通過計算轉(zhuǎn)換為所需風(fēng)壓值，讓主控制柜根據(jù)實際風(fēng)壓與所需風(fēng)壓差值調(diào)整各風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度，從而實現(xiàn)改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統(tǒng)，使其供氧電耗由0.066降至0.048kW·h/m3。二期厭氧池/三溝式氧化溝通過提升水泵的開啟臺數(shù)變化及在線溶解氧儀數(shù)值變化間接判斷從而調(diào)整轉(zhuǎn)刷曝氣器開啟臺數(shù)和時間，實現(xiàn)轉(zhuǎn)刷的時序控制。三溝式氧化溝單耗由0.1739降至0.1587kW·h/m3,達(dá)到了較為理想的節(jié)能效果。該污水廠實行相應(yīng)的節(jié)能改造措施后電耗有一定下降。
4、結(jié)語
城市污水處理的能耗直接關(guān)系到污水處理業(yè)與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實用性和前瞻性，是一個綜合性、可挖掘性的研究課題，然而當(dāng)前關(guān)于這方面的研究還較少。
通過研究城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗組成、分布比例、耗能特點(diǎn)等可知，城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能降耗措施主要從污水提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)等三方面入手，具體涉及泵、曝氣設(shè)備、推動混合設(shè)備和污泥處理設(shè)備等主要耗能設(shè)備的節(jié)能選型和節(jié)能改造，優(yōu)化運(yùn)行管理措施。
結(jié)合我國城市污水處理現(xiàn)狀，開展針對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運(yùn)行能耗評估，并有針對性地開展節(jié)能降耗優(yōu)化改造，將成為今后一個重要的研究方向。
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