淺談污水處理廠節(jié)能減排實現(xiàn)的途徑

孫鈞

（揚州公用水務(wù)集團有限公司江蘇揚州225009）

淺談污水處理廠節(jié)能減排實現(xiàn)的途徑

孫鈞

（揚州公用水務(wù)集團有限公司江蘇揚州225009）

污水處理廠是現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)必不可缺的節(jié)能減排設(shè)施，是一個地方生態(tài)文明建設(shè)成效的基本要求和重要標志，對構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有重要意義。本文將結(jié)合現(xiàn)代光伏節(jié)能技術(shù)，提出要積極推進污水處理廠能源與資源的綜合利用，從而為我國污水處理廠發(fā)展提供了方向性的思路借鑒與參考。

污水處理廠；節(jié)能減排；實現(xiàn)途徑

污水處理廠是現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)必不可缺的節(jié)能減排設(shè)施，是一個地方生態(tài)文明建設(shè)成效的基本要求和重要標志，對構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有重要意義。改革開放以來，隨著現(xiàn)代化、城鎮(zhèn)化進程的加快，我國大力加強污水處理廠建設(shè)，并取得了很大的初步成果。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2014年底，我國城鎮(zhèn)已經(jīng)累計建成污水處理廠3717座，污水處理能力已達到1.57× 108m3/d，污水處理廠在改善城鎮(zhèn)水環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用[1]。

當前，從整體上來看我國對污水處理廠建設(shè)和排放標準越來越高，污水處理綜合能力顯著提升，但依然存在一些問題，主要表現(xiàn)為運行成本較高、運行過于簡化、能源消耗整體較高、不同級別城市的污水處理廠電能消耗差異較大等。本文根據(jù)我國污水處理廠的實際情況，基于相關(guān)的理論和實踐基礎(chǔ)，就我國城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能減排的實現(xiàn)途徑問題進行研究和探討。

1當前我國污水處理廠能源消耗的現(xiàn)狀

根據(jù)國務(wù)院及住建部等相關(guān)要求，所有城市都應建立污水處理廠。當前，我國的污水處理廠主要集中在縣級以上城市，鄉(xiāng)村及以下一級建立污水處理廠的較少。從整體上來看，我國對污水處理廠的建設(shè)和排放標準越來越高，大多污水處理廠的污水處理綜合能力顯著提升，但在污水處理和能源消耗方面依然存在一些問題。

1.1污水處理廠運行過于簡化

按照國家要求，大多城鎮(zhèn)的污水處理廠都購置和設(shè)立了健全的污水處理工藝設(shè)備，但在實際運行上存在過度簡化的問題，一些污水處理廠為節(jié)約運行成本和費用，只是簡單的對污泥進行處理并將其隨意堆放，有的甚至只是在應付檢查時處理一下，造成一些城市出現(xiàn)“污泥圍城”的嚴重問題。

1.2污水處理廠的能源消耗整體較高

如表1所示，在據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在污水處理廠的整體運行費用中，能耗費用占了總運行費用的43.5%，因此我國污水處理廠是一個能源消耗整體比較大的行業(yè)和產(chǎn)業(yè)。近年來，隨著世界能源危機的加劇，能源價格節(jié)節(jié)攀升，一些污水處理廠因為自身能耗較高，使得全廠運行費用節(jié)節(jié)升高，造成利潤無法填補成本的情況，從而影響了污水處理廠的持續(xù)工作和發(fā)展。

表1污水處理廠運行費用情況

1.3不同級別的城市污水處理廠的電能消耗差異較大

電能、燃料和藥劑是污水處理廠在運行過程中主要的能源消耗，其中電能消耗所占比例最高，并且一級城市與二級城市污水處理廠的耗電差異較大。一級城市污水處理廠耗電為0.073kW· h/3，而二級城市污水處理廠的耗電高達0.325 kW·h/3，是一級城市的4倍多。因為，與一級城市污水處理廠不同，二級城市污水處理廠除了需要進水泵、污泥處理機械、附屬建筑方面的耗電外，還有回流污泥泵、曝氣池供養(yǎng)設(shè)備、污泥處理方面的電能消耗[2]。

1.4污水處理廠的運行成本較高

隨著越來越多的污水處理廠由政府包攬變?yōu)槭袌龌?jīng)營，污水處理廠的運營成本問題成為決定污水處理廠可持續(xù)發(fā)展能力的關(guān)鍵。污水處理廠的運行費用主要包括管理費、折舊費、動力費、維修費、人工費等，如表2所示，從當前的實際來看，我國污水處理廠的運行成本較高，其中管理費和折舊費占了一半以上的比例。

表2污水處理廠運行費用情況

2污水處理廠的節(jié)能減排方式與途徑

加強污水處理工作力度，提高污水處理效率和效果，是污水處理廠實現(xiàn)節(jié)能減排目標的重要手段和途徑。具體而言，要實現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能減排目標，應從以下幾方面入手。

2.1在工藝優(yōu)選中實現(xiàn)節(jié)能減排

污水處理工藝設(shè)備對投資和運行成本具有初始性和長期性的重要影響，也決定了能耗和排放量的水平。因此，在污水處理廠建設(shè)過程中，要積極選擇技術(shù)先進、運行成本高、處理效率高、排放物較低、操作和維修簡便的工藝設(shè)備。例如：一級處理設(shè)備具有能耗低、投資少、管理簡單等優(yōu)點，選用一級處理設(shè)備要注意去除有機物，選用中和的方法，通過強化分離、沉降、絮凝等工序，提高格柵、沉砂池的效率，從而降低二級處理的運行負荷與成本，達到強化一級處理的效果，最終實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的目標。二級處理設(shè)備，則可以選用深井曝氣式的活性污泥法系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)省土地的目的，采用厭氧技術(shù)來減少產(chǎn)生污泥的整體體積和降低污泥后續(xù)處理費用，采用生物膜處理法進行維護管理，采用A2/O工藝來對污水進行處理，從而實現(xiàn)整體的節(jié)能和減排目標[3]。

2.2在高效裝置中實現(xiàn)節(jié)能減排

在污水處理廠的整體運營費用中，電能消耗所占比重比較高，因此采取相應的節(jié)能減排措施，應從耗電設(shè)備入手才能大有可為。廠區(qū)污水處理廠的耗電部位主要集中在曝氣裝置、輸送泵及其他耗電設(shè)備。其中，曝氣系統(tǒng)耗電占總能耗的絕大部分在40%～70%，污水提升耗電約占總能耗的10%～20%。因此，可以采取有效措施對初次提升泵、剩余污泥泵、污泥回流泵、內(nèi)回流泵、反應器深度、氣泡液體接觸時間等進行優(yōu)化，從而節(jié)省人力物力財力，實現(xiàn)污水處理廠的節(jié)能減排目標。

2.3在污水提升過程中實現(xiàn)節(jié)能減排

污水提升泵，是污水提升過程中所消耗能源最大的設(shè)備，但其具有很大的節(jié)能減排空間。而我國目前的具體情況是，在設(shè)計污水處理廠的高程時，相關(guān)數(shù)據(jù)普遍都偏高，從而造成提升泵的設(shè)計揚程也普遍過高，以至于污水處理廠的整體電耗量較大。因此，為減少污水處理廠的能耗，應對污水提升泵進行進一步的節(jié)能改造和設(shè)計，從而促使污水提升過程能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排。

2.4在污水處理過程中實現(xiàn)節(jié)能減排

污水處理過程是消能的關(guān)鍵和核心部分，因此要積極關(guān)注這部分的技能減排舉措。一方面，可以通過對曝氣系統(tǒng)進行節(jié)能改造，從而降低污水處理廠的整體能源消耗量，這就需要對曝氣裝置進行合理的設(shè)計，并在具體的操作過程中進行科學控制，才能有效提高整個曝氣系統(tǒng)的總能效指數(shù)。另一方面，選擇曝氣設(shè)備時要充分考慮其調(diào)節(jié)能力和供氧能力，從而有效地避免能源的浪費。此外，在選擇鼓風機時，可以選擇變頻調(diào)速風機，這樣才更有利于便捷操作和減少故障，從而實現(xiàn)合理控制風機風量的目的，最終達到節(jié)能減排的整體效果。

2.5在污泥處理過程中實現(xiàn)節(jié)能減排

污泥處理中，在嚴格按照章程指導進行科學操作和合理運行的前提下，可以投入適當?shù)母咝跄齽瑥亩鴾p少污泥脫水系統(tǒng)的整體能源消耗量。在設(shè)備優(yōu)選上，要積極選擇效率高、能耗低的設(shè)備，努力降低和減少設(shè)備的磨損率，努力降低整體的運行費用，進而節(jié)約污泥處理系統(tǒng)中造成的能源消耗量。同時，要充分發(fā)揮厭氧沼氣的功能和作用，通過燃燒沼氣來實現(xiàn)加溫、取暖發(fā)電來降低電能等綜合性效果。

2.6在管理創(chuàng)新中實現(xiàn)節(jié)能減排目標

現(xiàn)階段，我國的污水處理廠管理模式還比較傳統(tǒng)和落后。大多污水處理廠還在主要依靠政府來建設(shè)和運營。這種管理模式容易造成資源的浪費，并不利于處理廠運行效率的提高，從而嚴重阻礙污水處理企業(yè)和行業(yè)的持續(xù)健康長遠發(fā)展。在社會主義市場經(jīng)濟不斷改革和完善的情況下，應積極順應社會發(fā)展態(tài)勢，努力推進污水處理廠建設(shè)運營的市場化、產(chǎn)業(yè)化和專業(yè)化。例如：可以采取政府委托專業(yè)污水處理公司進行管理的模式，由專業(yè)污水處理企業(yè)進行集中管理，也可以將污水處理廠由事業(yè)單位進行改制從而實現(xiàn)企業(yè)化管理。此外，一些地方試行的托管運營模式、供排水“一體化”模式、“移交—運營—移交”模式、“建設(shè)—運營—移交”管理模式、公共部門與私人企業(yè)合作模式等都可以積極借鑒和采用[4]。

3促進污水資源與能源綜合利用

隨著我國污水處理廠市場化水平的不斷提升，行業(yè)競爭的劇烈程度越來越大，水價微利趨勢越來越明顯。要充分利用現(xiàn)代光伏節(jié)能技術(shù)，積極推動污水的能源化以及污泥的減量化、資源化，不斷提升污水處理廠資源和能源的綜合利用水平和效率。

3.1對熱泵系統(tǒng)改造，實現(xiàn)污水熱能利用

可以將污水熱能作為廠內(nèi)制冷、制熱的自用型能源，也可以通過不斷開拓市場，以合理價格為周邊用戶提供制冷和供熱服務(wù)，從而實現(xiàn)污水熱源的資源化和經(jīng)濟利益化。比如：揚州市潔源光伏發(fā)電股份有限公司的六圩污水處理廠光伏電站和湯汪污水處理廠光伏電站，這兩個項目都是污水處理和光伏發(fā)電的創(chuàng)新融合設(shè)計，為清潔能源應用與污水處理行業(yè)的示范項目。其中六圩污水處理廠的光伏發(fā)電站充分利用了生物池、水解池、二沉池、高密度沉淀池上部空間；湯汪污水處理廠光伏電站則充分利用生物池上部空間，且二者都實現(xiàn)了土地資源的二次利用。六圩污水處理廠的光伏電站的裝機容量5.925MW，預計每年發(fā)電量逾590× 104kW·h；湯汪污水處理廠光伏電站的裝機容量為3.28MW，預計煤電發(fā)電量逾320×104kW·h，兩個項目的電量可全部用于污水處理，有力促進了污水處理廠的節(jié)能減排。

3.2售賣污泥中所提取的各類副產(chǎn)品

在污泥處理過程中，會產(chǎn)生沼氣、鳥糞石等具有較高再利用價值的各類副產(chǎn)品。對于沼氣，可以通過并網(wǎng)銷售，或者自建沼氣加氣站實現(xiàn)直接銷售，從而實現(xiàn)經(jīng)濟價值。鳥糞石具有氨、磷等重要有機成本，可以積極與農(nóng)資部門和企業(yè)聯(lián)系，將其作為一種緩釋肥料，將其在化肥市場進行銷售，從而獲取較好的經(jīng)濟收益。

4結(jié)語

在建設(shè)生態(tài)文明的新常態(tài)下，節(jié)能減排是我國必須長期堅持的戰(zhàn)略選擇，污水處理廠在實現(xiàn)節(jié)能減排中承擔著重要的任務(wù)和使命。當前，我國污水處理廠面臨的節(jié)能減排形式依然比較嚴峻，集中基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備建設(shè)和運行管理費用是問題的關(guān)鍵所在。要實現(xiàn)污水處理廠節(jié)能減排的高效目標，努力在提高投資效率、更新污水處理設(shè)備、提升污水處理方法、優(yōu)化廠內(nèi)管理秩序、增強污水處理廠整體可持續(xù)發(fā)展能力上下功夫，積極借鑒和引用世界各國的先進經(jīng)驗，努力促使污水處理廠資源和能源的綜合、充分利用，不斷提升我國污水處理廠“變污為寶”和節(jié)能增效的綜合能力與水平，力爭在實現(xiàn)節(jié)能減排目標中做出新的更大貢獻。

[1]陳松.污水處理廠節(jié)能減排的實現(xiàn)途徑探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2014,04:183-184.

[2]胡昊波.污水處理廠風光互補發(fā)電的研究與設(shè)計[J].能源與環(huán)境,2014,03:81-82.

[3]龐勇.污水處理廠節(jié)能減排、保護環(huán)境的實現(xiàn)途徑[J].科技與創(chuàng)新,2014,20:157-158.

[4]潘然舒.探討污水處理廠節(jié)能減排的實現(xiàn)[J].科技與企業(yè), 2014,22:77.