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城市污水廠(chǎng)節能降耗措施解析
城鎮污水處理廠(chǎng)的能量是推動(dòng)各生物反應池及污水處理廠(chǎng)正常運轉的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類(lèi)，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(chǎng)節能降耗措施解析，歡迎大家閱讀瀏覽。
1、城市污水處理廠(chǎng)能耗組成
城鎮污水處理廠(chǎng)的能量是推動(dòng)各生物反應池及污水處理廠(chǎng)正常運轉的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類(lèi)，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、機械攪拌、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(guò)程所需的能量。
目前我國典型的二級城鎮污水處理廠(chǎng)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(chǎng)各處理單元節能降耗優(yōu)化運行方法探討
針對污水處理廠(chǎng)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提升泵房單元節能優(yōu)化技術(shù)探討
污水提升泵的節能應首先從設計過(guò)程著(zhù)手，考慮進(jìn)行節能設計，根據管道系統的特性曲線(xiàn)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(lái)降低水泵軸功率。其次水泵配套電機的選擇也非常重要，選擇與水泵
負荷相匹配的電機可使電機保持高效運轉，雖然高效率電機價(jià)格比標準電機價(jià)格高15%～25%，但其運行維護費用低，投入運行后該部分投資可以很快回收因此，在污水處理廠(chǎng)設計或升級改造工程中，可優(yōu)先選用高效電機。
2.2生化處理單元節能優(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。處理單元節能降耗主要涉及3個(gè)方面：曝氣系統(主要)、回流系統及藥劑投加系統。
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刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進(jìn)行機械曝氣。
微孔曝氣系統所需空氣量由風(fēng)機提供，羅茨鼓風(fēng)機和TURPO風(fēng)機是當前污水處理廠(chǎng)中常用的鼓風(fēng)羅茨風(fēng)機通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現節能，一般為中小型污水處理廠(chǎng)所采用，并且運行時(shí)必須采取相應的隔音措施。而TURPO風(fēng)機則利用其配套的mCP控制開(kāi)關(guān)柜，通過(guò)在線(xiàn)監測實(shí)時(shí)數據，結合進(jìn)水流量情況進(jìn)行風(fēng)機導葉開(kāi)度及開(kāi)啟臺數的控制，對曝氣量進(jìn)行控制，避免風(fēng)量浪費導致能耗過(guò)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(lái)被我國污水處理廠(chǎng)廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴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(dòng)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。
機械曝氣可分為轉刷(碟)對于倒傘式曝氣器來(lái)說(shuō)，由于安裝的設備數量較少，因此一般給其中1～2臺設備安裝變頻器來(lái)實(shí)現變負荷的節能運行。對于深溝式氧化溝采用轉刷(碟)曝氣時(shí)，會(huì )相應配套推進(jìn)器作為混合推流主要設備，推流設備一般耗能較低，因此水下推流設備不進(jìn)行控制，保持常開(kāi);而轉刷(碟)則采用時(shí)序控制方式進(jìn)行控制，通過(guò)控制開(kāi)啟臺數及調整空間布置位置，以適應污水進(jìn)水負荷的變化，從而實(shí)現節能優(yōu)化運行。
對于A(yíng)/A/O、氧化溝及SBR工藝，曝氣量的控制決定著(zhù)整個(gè)系統的污水處理效果和污水處理廠(chǎng)的能耗水平。曝氣量小會(huì )直接影響出水水質(zhì)，曝氣量大則會(huì )造成大量能耗，同時(shí)大量氣體會(huì )打碎污泥絮體影響出水水質(zhì)。目前大部分污水處理廠(chǎng)運行時(shí)只有當出水水質(zhì)超標時(shí)才會(huì )改變曝氣量，只要出水水質(zhì)達到排放標準就維持曝氣量恒定。當污水廠(chǎng)進(jìn)水負荷變化時(shí)，出水指標就會(huì )產(chǎn)生較大波動(dòng)。因為當進(jìn)水負荷偏低時(shí)，會(huì )造成氣量浪費，所以按需曝氣將逐漸成為主要發(fā)展方向。
2.3污泥脫水單元節能優(yōu)化運行技術(shù)探討
污泥脫水單元節能優(yōu)化主要涉及脫水機類(lèi)型選污泥脫水機類(lèi)型大致分為板框式污泥脫水機、帶式污泥脫水機、離心式污泥脫水機和疊氏污泥脫水機。帶式污泥脫水機受污泥負荷波動(dòng)的影響小，具有出泥含水率較低且工作穩定啟動(dòng)能耗少等優(yōu)點(diǎn)，但由于其存在運行環(huán)境條件較差、維護工作量大等方面的問(wèn)題增加了基建費用，因而較少采用。板框式污泥脫水機與其他類(lèi)型脫水機相比，污泥餅含固率最高，可高達35%，但其占地面積較大，間斷式運行，效率低下，運行環(huán)境較差，存在二次污染。因此不少大型污水處理廠(chǎng)在污泥處理設備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機。
一些采用氧化溝工藝的污水處理廠(chǎng)會(huì )考慮適當延長(cháng)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(guò)合理調配二沉池、高效沉淀池排泥時(shí)間和排泥量，合理控制污泥濃縮池濃縮時(shí)間和進(jìn)泥濃度等方式，提高離心機運行效率、減少脫水機組運行臺數和運行時(shí)間，有效地降低能耗。目前，一些新建的污水處理廠(chǎng)都配置了變頻自動(dòng)投藥系統，可以根據進(jìn)泥量的變化實(shí)時(shí)控制投藥量以達到減少藥耗的目的從而減少間接能耗。
3、城市污水處理廠(chǎng)節能運行實(shí)例
深圳某污水處理廠(chǎng)進(jìn)行了節能降耗技術(shù)改造，達到了一定效果。該污水處理廠(chǎng)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(chǎng)總設計規模為35×104m3/d。設計分兩期：一期采用AB工藝(其中B為MUCT工藝)，設計規模為10×104m3/d，于1998年投入運行;二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝，設計處理規模為25×104m3/d，于2001年投入運行。
該污水處理廠(chǎng)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)行了節能改造，改造主要針對能耗較大的生化處理單元。改造內容包括將一期的MUCT池在線(xiàn)溶解氧信號直接接入主控制柜，通過(guò)計算轉換為所需風(fēng)壓值，讓主控制柜根據實(shí)際風(fēng)壓與所需風(fēng)壓差值調整各風(fēng)機導葉開(kāi)度，從而實(shí)現改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統，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(guò)提升水泵的開(kāi)啟臺數變化及在線(xiàn)溶解氧儀數值變化間接判斷從而調整轉刷曝氣器開(kāi)啟臺數和時(shí)間，實(shí)現轉刷的時(shí)序控制。三溝式氧化溝單耗由0.1739降至0.1587kW·h/m3,達到了較為理想的節能效果。該污水廠(chǎng)實(shí)行相應的節能改造措施后電耗有一定下降。
4、結語(yǔ)
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)濟的可持續發(fā)展，因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實(shí)用性和前瞻性，是一個(gè)綜合性、可挖掘性的研究課題，然而當前關(guān)于這方面的研究還較少。
通過(guò)研究城鎮污水處理廠(chǎng)的能耗組成、分布比例、耗能特點(diǎn)等可知，城鎮污水處理廠(chǎng)節能降耗措施主要從污水提升系統、曝氣系統、污泥處理系統等三方面入手，具體涉及泵、曝氣設備、推動(dòng)混合設備和污泥處理設備等主要耗能設備的節能選型和節能改造，優(yōu)化運行管理措施。
結合我國城市污水處理現狀，開(kāi)展針對全國各種工藝的城市污水處理廠(chǎng)全流程運行能耗評估，并有針對性地開(kāi)展節能降耗優(yōu)化改造，將成為今后一個(gè)重要的研究方向。
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