降低城市污水處理廠能耗的策略研究

何璐+付明革+褚眾

摘 要：對污水處理廠進行能耗分析，發揮污水處理廠的巨大節能潛力，提高污水處理廠的效益，是保障污水處理廠正常運轉的重要措施，同時也有利于緩解能源日益緊張的局面。本文主要分析了目前污水處理廠的運營成本和能耗情況，找出能耗較高的環節，從泵、曝氣系統、藥劑使用等方面找到相應的策略來降低城市污水處理廠的能耗。

關鍵詞：污水處理廠；節能降耗；策略

引言

隨著我國城市化進程加快，城市污水處理的需求也在不斷增加，而污水處理的高能耗是我們必須要重視的一個問題。據統計，城市污水處理廠進行污水處理的營運費用中30%用于能耗費用。人口的不斷增加以及對污水處理的標準的升高，在以后的若干年中，污水處理中的能耗費用還將進一步增加。同時，由于我國污水處理起步較晚、基礎差、技術設備較落后，據有關統計資料顯示，我國污水處理廠處理1m3污水的耗電量一般為0.14～0.28kWh，如果包括污泥處理在內，1m3污水的耗電量為0.19～0.36kWh，遠遠落后于一些發達國家的水平，我國污水處理節能還有很大的潛力可挖。因此，必須找出相應的策略和措施，在確保污水處理量和達標排放的情況下，降低污水處理的能耗，對于我國的經濟發展有著重要的意義。

1.城市污水處理廠營運成本分析

然而，城市污水處理是一個高能耗的產業，污水處理廠能耗問題日益嚴峻，必須采取策略和措施降低城市污水處理廠的能耗。要降低污水處理廠的能耗，首先應了解其運行成本。目前，污水處理廠的營運成本主要包括人工費、藥劑費、維護費、動力費、其他費用等。其中，能耗費用包括了藥劑費、動力費等，而其中占比例最大的是動力費用，即用電費用，其在營運總成本中所占的比例從30%到80%不等。通過調查多個污水處理廠的數據顯示，消耗電能最多的設備主要是泵和曝氣領域，其中提升泵用電量占使用總電量的10%～20%，曝氣系統占使用總電量的50%～70%，除此以外，能耗方面還涉及到污泥處理等。

2.污水處理廠降低能耗的策略

2.1提升泵降低能耗

作為污水處理廠的主要耗能者之一，提高提升泵的工作效率，降低用電費用，能夠有效的降低污水廠的能耗。而目前提升泵的主要問題之一是隨著使用時間的增加，泵的運行工況發生了變化，從而造成了提升泵的工作效率大大降低。如果使用軸流泵作為提升泵，可采用變角調節，即依靠旋轉葉輪的翼形葉柵對繞流液體產生的升力來傳遞能量。如果使用離心泵作為提升泵，可采用變速調節，通過改變電機的轉速來改變水泵的性能，達到節能的目的。對于一些成立時間較長的污水處理廠，現在仍然使用較為落后的水泵，為了降低能耗，應購買市場上流行的新型節能水泵，或根據實際情況，合理設置水泵的使用數量。污水處理廠的提升泵一般全日運行，但不同時間段的流量是不同的。如果將水泵設置成統一的參數，會出現在流量較低的情況下，水泵也是處于高能耗運轉的狀態，造成了浪費。因此，可以根據流量的大小，采取變頻技術，在流量大的時間段，高頻運行，而在其他的時間段，可以降低頻率，降低能耗。雖然污水處理廠更換變頻設備，增加了資金投入，但在后期的運行過程中更加省電，也減少了日常的維護費用。

2.2曝氣系統降低能耗

國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上，因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方面入手。曝氣系統的能耗相當大，為此國家科技支撐計劃設立了“A2O工藝城市污水處理廠節能降耗”研究項目。污水處理廠曝氣系統如若采用能耗低的微孔曝氣，要通過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。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。如果能夠有效的提升曝氣系統的效率，那么將大大降低污水處理廠的能耗。曝氣系統的主要節能措施是改善曝氣設備、改良曝氣方式。第一，使用微孔曝氣器。為了保證較高的氧利用率，曝氣器擴散的氣泡直徑應足夠小，以擴大表面積。第二，在合理的位置安放曝氣器。傳統的位置是單邊曝氣或全面曝氣，這兩種布置方式都不是很科學，它并不能將池中的氧氣分散均勻，或者出現前期供氧不足，后期供氧過剩的現象，既影響處理的結果，又會造成能源的浪費。曝氣器的合理布置方式是根據曝氣池氧氣的需求量進行差額供氧，在細菌和微生物數量多，氧氣需求量高的進水口布置較多的曝氣器，而在細菌和微生物數量少，氧氣需求量低出水口附近，則可以布置較少的曝氣器。

2.3使用藥劑降低能耗

使用藥劑的消耗相比于泵和曝氣系統的能耗來說，所占比例較小，但在一些環節中也可以進一步的降低能耗。污水處理廠的工作人員在使用藥劑的時候，不但要考慮其價格，還要考慮其使用效果等。要根據所處理污水、污染物的濃度、酸堿值、性質、溫度以及雜質等因素而定，同時要避免在使用藥劑的時候出現二次污染等。通過精準計算藥劑的品種和藥量，能夠在很大程度上降低污水處理廠的藥耗。如果采取化學的方式除磷，則可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗。

3.污水處理廠的能量回收和再利用

污水處理所產生的污泥如果處理不得當，很可能會造成二次污染。而若對其合理處置，可能會變廢為寶。例如：污泥厭氧消化時產生的沼氣，可用來發電，回收電能。污泥中含有豐富的有機物和微量元素，經過加工處理、綜合利用，可以成為化肥的原料。

4.污水處理廠其它節能途徑

4.1加強職工技能培訓，實現班組成本控制

根據工作需要和技術發展，必須提出要高素質、高技能、高責任心的職工上崗，以崗帶面，一崗多能，與此同時狠抓職工的技能培訓，每年都針對運行工人進行崗位培訓，以提高職工的綜合素質。

4.2建立完善財務監管體系，制定合理的費用計劃

財務監管是一套系統的綜合性管理工作。首先要建立健全財務監管組織，制定完善的監管工作規章，逐級落實責任，層層到位。財務監管的具體內容有：1.財務監管的組織機構；2.財務監管的計劃與制度；3.財務監管的宣傳與教育；4.檢查；5.超計劃指標的報告與處理；6.獎勵與處罰。監管的內容簡明易懂，便于操作。

4.3超量減排

從上海市環保部門獲悉，為了鼓勵污水處理廠挖掘減排潛力，上海出臺了“超量減排政策”，通過技術改造等措施獲得超量減排的污水處理企業可獲得可觀的經濟補貼。環保新政有效調動污水處理企業通過技術改造、提升減排能力的積極性。污水處理廠增加必要的投入，盡可能降低污水處理廠COD（化學需氧量）出水濃度?！俺繙p排政策”的出臺達到了經濟、社會、環境效益的三統一，一是通過管理減排，促進COD減排目標的完成，具有明顯的社會效益；二是提高了污水處理廠的出廠水質，有利于進一步改善水質，具有明顯的環境效益；三是降低了單位污染物去除成本，具有明顯的經濟效益。

5.結語

隨著我國經濟的發展，城市污水處理的規模也會越來越大，由于其能耗較大，造成能源資源短缺的現象也日益嚴重。我國的污水處理廠在降低能耗方面與發達國家相比還存在著很大的差距，其主要問題在于技術落后、設備老化等。為了最大限度的達到節能降耗的目的，找出能耗較高的環節，從泵、曝氣系統、藥劑使用等方面采取措施，在保證出水達標的前提下，實現污水處理廠的節能降耗和健康發展。

參考文獻

[1]趙慶良，胡凱.城市污水處理廠污泥處理的能耗分析[J].給水排水動態，2009（02）.

[2]周婷，朱義超.城市污水處理廠節能降耗途徑研究[J].資源節約與環保，2015（02）.