污水處理廠能耗評(píng)估體系的建立與應(yīng)用研究

我國(guó)污水處理事業(yè)近二十年來(lái)取得了迅速的發(fā)展,但運(yùn)行能耗運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)用居高難下。此外，對(duì)于能耗評(píng)價(jià)也沒(méi)有出現(xiàn)同一的標(biāo)準(zhǔn)，只是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者單位能耗進(jìn)行評(píng)價(jià)，沒(méi)有涉及水質(zhì)或者運(yùn)行管理的綜合費(fèi)用。現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)污水處理廠的運(yùn)行能耗水平評(píng)估最常用的指標(biāo)是噸水處理電耗（kWh/m3）和負(fù)荷處理電耗（kWh/kgBOD5）。這兩種指標(biāo)均存在很大的局限性。由于各個(gè)污水處理廠處理的污水成分和濃度有很大區(qū)別，僅使用處理水量的電耗很難反映出真實(shí)的能耗水平，所以存在明顯的局限性。

本課題的研究?jī)?nèi)容是針對(duì)污水處理的能耗問(wèn)題，利用綜合指數(shù)法，建立能耗評(píng)估體系，并選擇某公司下屬不同處理工藝、不同處理規(guī)模、不同進(jìn)出水質(zhì)的四座污水處理廠進(jìn)行調(diào)研，并應(yīng)用能耗評(píng)估體系對(duì)其進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)，針對(duì)各廠特點(diǎn)，提出具體可操作的節(jié)能降耗措施和有限途徑。

污水處理廠能耗評(píng)估體系的建立

能耗評(píng)估指標(biāo)體系指的是由表征污水處理廠能源消耗各方面特性及其相互聯(lián)系的多個(gè)指標(biāo)，所構(gòu)成的具有內(nèi)在結(jié)構(gòu)的有機(jī)整體。

為了使指標(biāo)體系科學(xué)化、規(guī)范化，在構(gòu)建指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：系統(tǒng)性、簡(jiǎn)明科學(xué)性、可比、可操作、可量化等綜合性。可采用生命周期法、比能耗分析法、層次分析法、綜合指數(shù)法。本研究采用綜合指數(shù)法。

綜合指數(shù)法是指在確定一套合理的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，對(duì)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)個(gè)體指數(shù)加權(quán)平均，計(jì)算出經(jīng)濟(jì)效益綜合值，用以綜合評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)效益的一種方法。得出結(jié)果，綜合指數(shù)值越大，對(duì)象評(píng)價(jià)值越好。

本文探索利用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法建立城鎮(zhèn)污水處理廠能耗評(píng)估體系，并利用其應(yīng)用結(jié)論指導(dǎo)節(jié)能降耗工作的開(kāi)展。其中能耗指標(biāo)中包括單位電耗指標(biāo)（包括噸水電耗指標(biāo)、單位污染物去除電耗指標(biāo)）、污水處理廠的單位能耗，（提升泵站電耗指標(biāo)的能耗、曝氣系統(tǒng)電耗指標(biāo)、污泥處理單元電耗指標(biāo)）、單元藥耗指標(biāo)（化學(xué)除磷藥劑消耗指標(biāo)、絮凝劑的消耗指標(biāo)）等。

確定能耗評(píng)估指標(biāo)體系

在2006年的全國(guó)污水處理廠運(yùn)行情況調(diào)研中，深圳市的鹽田污水處理廠因各項(xiàng)能耗最低而成為了559座參與調(diào)研的污水處理廠的佼佼者。所以本研究考慮以鹽田污水處理廠的各單元能耗費(fèi)用分配為依據(jù)，確定各能耗指標(biāo)的權(quán)重。

電費(fèi)以深圳市2005年6月1日起執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，供電電壓為110kV，工業(yè)用電電量平均價(jià)格為0.5446元/kWh。FeSO4的單價(jià)以200元/噸計(jì)，CIBA粉劑8824的單價(jià)以4萬(wàn)元/噸計(jì)。計(jì)算各單元的費(fèi)用如表1。

通過(guò)以上計(jì)算結(jié)果結(jié)合單位能耗的權(quán)重?cái)?shù)值，可以計(jì)算污水處理廠能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)權(quán)重分配情況表。

表1 各單元能耗費(fèi)詳表

標(biāo)準(zhǔn)值的確定及修正

影響污水處理廠能耗差異的主要因素有三個(gè)，即：污水處理工藝、污水處理規(guī)模和地區(qū)自然環(huán)境條件。為了使整個(gè)評(píng)價(jià)體系能夠客觀真實(shí)地反映出不同地區(qū)，不同處理規(guī)模，不同工藝的污水處理廠的能耗差異，在構(gòu)建能耗評(píng)價(jià)體系時(shí)要將這些因素考慮在內(nèi)，使該評(píng)價(jià)體系更公正、更合理。

三個(gè)因素對(duì)污水處理廠能耗的影響主要體現(xiàn)在污水處理和污染物的去除過(guò)程中。對(duì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值的修正，對(duì)于同一地區(qū)的污水處理廠之間的能耗評(píng)價(jià)對(duì)比，可不對(duì)區(qū)域條件進(jìn)行修正。

采用綜合指數(shù)法比較時(shí)，一般而言，綜合指數(shù)數(shù)值越大，說(shuō)明評(píng)價(jià)對(duì)象評(píng)價(jià)的結(jié)果越好。而本研究涉及的是污水處理廠的能耗問(wèn)題，因?yàn)榈玫降木C合指數(shù)數(shù)值越大，說(shuō)明各環(huán)節(jié)的能耗越大，即節(jié)能效果越差。因此，為了符合人們的習(xí)慣，取綜合指數(shù)的倒數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也就是將標(biāo)準(zhǔn)值/指標(biāo)值。另外，由于指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果均是在1上下浮動(dòng)的小數(shù)，比較時(shí)區(qū)分不夠明顯。為了使指標(biāo)體系的運(yùn)用更為方便，將所有定量指標(biāo)的計(jì)算值×100。這樣一來(lái)所有的指標(biāo)的取值均在100上下浮動(dòng)的無(wú)量綱數(shù)值。

污水處理廠能耗評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用研究

本章針對(duì)某排水有限公司下屬的四座不同工藝、不同規(guī)模的污水處理廠進(jìn)行調(diào)研，收集整理能耗數(shù)據(jù)，代入到前面已建立能耗評(píng)價(jià)體系，分析各污水處理廠的運(yùn)行能耗情況并為下一步的節(jié)能降耗工作提供有效依據(jù)。

某排水有限公司下屬的西郊污水處理二廠、豐潤(rùn)污水處理廠、北郊污水處理廠、玉田運(yùn)營(yíng)分公司的能耗情況進(jìn)行分析介紹如下。

各廠概況及能耗分析：唐山市西郊污水處理二廠采用A2/O污水處理工藝，建設(shè)規(guī)模為日處理12萬(wàn)噸/d，豐潤(rùn)污水處理廠設(shè)計(jì)采用倒置A2 /O活性污泥法工藝，處理規(guī)模為8萬(wàn)噸/d, 北郊污水處理廠采用三槽式氧化溝工藝，日處理污水15萬(wàn)噸，玉田縣城污水處理廠采用奧貝爾氧化溝工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理污水4萬(wàn)噸.對(duì)各廠從2013年1月到12月全年的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了全面的記錄和分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各廠能耗數(shù)據(jù)表

污水處理廠能耗評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比

通過(guò)上述對(duì)4座污水處理廠能耗指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，得到了其能耗評(píng)價(jià)結(jié)果，各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表3。

E總=0.24E11+0.25E12+0.06E21+0.275E22+0.12E23+0.01E31+0.03 5E32

表3 各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表

由表3數(shù)據(jù)可知，本研究涉及的公司所屬的4座污水處理廠其能耗評(píng)價(jià)結(jié)果都大于100，即優(yōu)于2006年深圳鹽田污水處理廠的能耗指標(biāo)。而其中玉田運(yùn)營(yíng)分公司的節(jié)能降耗工作開(kāi)展的最好，其中噸水電耗指標(biāo)、提升泵房單元電耗指標(biāo)、曝氣系統(tǒng)單元電耗指標(biāo)、絮凝劑試用藥耗指標(biāo)，在其他三座污水處理廠中，都是最優(yōu)的。其中西郊污水處理二廠在單位污染物去除電耗指標(biāo)上做的最好；豐潤(rùn)污水處理廠在污泥處理單元電耗控制上表現(xiàn)突出；指標(biāo)的得出也可以作為4座污水處理廠進(jìn)一步節(jié)能降耗的依據(jù)，明確了節(jié)能降耗的方向。另外，四座污水處理廠均未投加化學(xué)除磷試劑，因此，該部分指標(biāo)以100分統(tǒng)一計(jì)算。

通過(guò)運(yùn)用本研究構(gòu)建的能耗指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，對(duì)4座污水處理廠2013年的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)研，分析所得結(jié)果，對(duì)今后各廠的節(jié)能降耗工作開(kāi)展提供了有效的數(shù)據(jù)參考。但是本研究也有一定的局限性，譬如基建方面的能耗數(shù)值，年度的生產(chǎn)設(shè)備損耗等沒(méi)有計(jì)入體系內(nèi)，其可以作為將來(lái)研究的一個(gè)方向。