烏魯木齊頭屯河區污水處理廠運行能耗分析與節能措施

王廣卿，馬建強

頭屯河區污水處理廠（830023）

烏魯木齊頭屯河區污水處理廠運行能耗分析與節能措施

王廣卿，馬建強

頭屯河區污水處理廠（830023）

介紹并分析頭屯河區污水處理廠流程中各個處理構筑的能耗情況，并針對各個構筑物提出有效的節能途徑，使污水處理更加節能，更加高效。

能耗分析；處理構筑物；節能措施

0 引言

頭屯河區污水處理廠（簡稱頭區污水處理廠）位于新疆烏魯木齊市頭屯河區，處理工藝采用改進型SBR法，主要處理頭屯河工業區的工業污水及居民區的生活污水,日處理量1.5噸。主要流程為:污水收集設施(包括污水管道、雨水管道、工廠排放水管道等)→污水提升泵站→粗格柵→細格柵→沉砂池→初沉池→厭氧池→曝氣池→二次沉淀池→排水管道。其中核心處理流程可分為一級處理和二級及以上的深度處理[1]。深度處理流程主要采用好氧處理流程、厭氧處理流程兩者相結合的處理方法。

1 各個處理構筑物的能耗分析

1.1 污水提升泵站的能耗分析

當污水通過城市下水管道收集,集中輸送到污水處理廠,需要用提升泵站將地勢較低污水提升到地面的處理構筑物，因此泵站需要有很高揚程，電耗十分可觀，電耗是污水提升泵站的主要能耗。

1.2 格柵的能耗分析

當污水經過格柵時，利用柵條攔截污水中粗大的雜質，由于柵條的阻擋會引起水頭損失,需要有水泵提升污水以增大污水的勢能,因此格柵處理流程的主要能耗在于提高水力勢能克服水頭損失。

1.3 沉砂池和初沉池的能耗分析

沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒。頭區污水廠選用的是鐘式沉砂池。沉砂池中需要能量供應的主要是砂水分離器和吸砂機，能耗消耗不大。

初沉淀池處理的對象是SS和部分BOD5，可改善生物處理構筑物的運行條件并降低其BOD5負荷。頭區污水廠選用的初沉池為平流沉淀池，其主要能耗設備是排泥裝置，比如鏈帶式刮泥機、刮泥撇渣機、吸泥泵等，但由于排泥周期的影響，初沉池的能耗比較低。

1.4 厭氧池的能耗分析

厭氧處理工藝的能耗相對較低,主要是通過厭氧細胞先分解污水中的有機物質，只是厭氧處理過程中，污水停留時間很長，并且還要保證好的處理效果，盡管如此，厭氧處理的發展前景很可觀。

1.5 曝氣池的能耗分析

頭區污水處理廠曝氣池是用機械的方式從池底充入空氣，通過池底曝氣讓空氣和污水充分混合，從而使空氣均勻地分布于污水中，提高好氧處理的效果。污水在曝氣池里的停留時間一般會在2 h以上,而且曝氣池的容積相當大,需要鼓風機的電機功率很大，且要晝夜運行，是整個污水處理工藝中的能耗大戶。

1.6 二沉池及污泥處理的能耗分析

二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上,能耗比較低。污泥處理工藝中的濃縮池，污泥脫水、干燥都要消耗大量的電能，污泥處理單元的能量消耗是相當大的，這些設備的電耗功率都很大。

2 污水處理的節能措施

2.1 污水提升泵房

污水提升泵房要節省能耗,主要考慮污水提升泵如何進行電能節約，正確科學的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率也是有效的辦法，并且要定期對水泵進行維護，減少摩擦。

2.2 沉砂池

盡量采用重力排砂，避免使用機械排砂，可大大節省能耗。

2.3 初次沉淀池

初次沉淀池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設備上，采用靜水壓力法無疑會明顯降低能量的消耗。

2.4 厭氧池

提高厭氧池的處理效率,為后續曝氣池好氧微生物處理污水減輕負擔，前期的厭氧處理起到預處理的目的，并且將難處理的有機微生物先期分解,厭氧處理節省近20%的曝氣能耗。此外厭氧菌工作時產生的廢氣—沼氣，有的大型污水處理廠通過設備進行收集、壓縮，然后進行燃燒，如果沼氣量小就用堿水溶解，然后排放，但是也有直接排放到大氣的，因此沼氣收集利用也是節能減排的一個方向。

2.5 生物處理構筑物

曝氣系統的能耗相當大,對曝氣系統能耗能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和革新。新型的曝氣設備雖然層出不窮,但目前仍然可劃分為2種:第1種是采用淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法;第2種是采用機械方法攪動污水促使大氣中的氧溶于水的方法。微孔曝氣，曝氣擴散頭的布局和曝氣系統的調節這些都是節能的有效措施。此外，自動控制系統應用于污水處理節能，曝氣系統進行階段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既減少了能耗，又可以改善處理效果，減少污泥量。

2.6 二次沉淀池及污泥處理

二次沉淀池中對排泥設備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。

污泥處理系統節能研究主要集中于污泥處理的能量回收。頭區污水處理廠的脫水污泥的處置方法是將其含水率降至80%以下，外運垃圾填埋場填埋，部分用于廠區綠化的肥料。因此脫水污泥需要考慮如何回用，由于含有豐富的有機質、氮、磷等營養元素，適合用于農業用途與建筑材料用途，但其中也含有重金屬等有害物質，需要在回用前對污泥進行脫除重金屬的處理[3]。

3 結論

由于污水處理能量平衡分析方法研究的欠缺,節能措施的制訂和實施常常超前。城市污水處理的能耗分析研究與節能技術和手段的發展往往并不同步。多數節能途徑和手段常常由操作管理人員結合各處理設施實際情況提出,具有經驗性和個別性。希望通過實踐加以污水處理學科領域的技術創新、新材料和新設備，使污水處理廠處理流程更加節能增效。

[1]王寶貞.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,1990.

[2]王強.城市污水處理廠污泥的回用[J].建材與裝飾,2010,07:218～219.