城市污水處理廠全流程節能降耗分析及優化運行方法

張波

摘 要 對于城市污水處理廠，做好節能降耗至關重要，不僅能降低運行成本，還能提升水質。本文介紹了城市污水廠處理能耗的現狀、污水處理廠節能優化流程以及能耗結構，還分析了關鍵的技術以及優化運行的方法。

關鍵詞 污水處理；流程；節能降耗；運行

中圖分類號 X7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0011-01

如今，我國城市化的腳步不斷加快，人們也逐漸開始注重環保，所以，對環保工作有了很高的期待。在城市中，污水廠的規模在擴大，數量也在增多，并且，污水的處理效率也在不斷提高。目前，對于污水處理廠來說，在營運的過程中，存在一項比較嚴重的問題，那就是費用較高，制約著污水廠的可持續發展。因此，我們要對污水處理廠進行有效的節能降耗，并且，通過合理的措施，采用有效的技術，降低處理費用，進而提高經濟效益。

1 城市污水廠處理能耗的現狀

近年來，由于人們不斷提高了環境意識，對城市的污水也加大了處理的力度，我國也建設了很對城市污水處理廠，一方面，污染物的總排放得到了降低，另一方面，環境也減少了沉重的負擔，同時，有效的改善了水環境，通過污水廠的運行狀況，我們發現，不僅會消耗大量的能源，其運行的費用也較高，尤其是部分經濟比較落后的地區，其污水處理廠在工藝方面相對落后，這就導致了運行效益較低，很難達到預期的效果。根據統計顯示，在這20年內，我國新建的城市污水處理廠已經超過了500座，在實際的運行過程中，污水處理廠主要采用A2/O工藝，以及氧化溝工藝，據相關分析，不管采用哪種處理方法，在具體的運行過程中，污水處理廠都會消耗大量能源，不僅影響了污水處理廠的經濟效益，也會影響社會的進步，對社會的發展帶來不良的影響，所以，著重分析污水處理廠的相關內容的是十分必要的。

2 污水處理廠的能耗結構

1）提升系統的主要能耗。通過污水提升泵的應用，可以使污水達到指定的高度，使污水自由的流動，在這個環節，其主要的能耗取決于污水的提升流量、速度，同時，提升的高度以及提升泵的運行效率等也具有密切的關系。對于提升泵的采購，值得重點考慮的是水泵的運行效率，提升泵的高效、長時間的運行，不但能節省大量的能源，還能增加污水處理廠的經濟效益。通過污水處理廠的實際運行，造成提升泵工作效率較低的主要原因就是進水量與提升機運行的所需水量不匹配，進而降低了提升泵的運行效率。此外，提升系統在運行的過程中，其工藝、設備管理等，都影響這提升泵的工作效率。

2）曝氣系統能耗。處理污水的過程中，其中一項關鍵步驟為分解污水中的有機物質，主要依靠微生物來分解有機物，并且需要氧氣的支持。在污水處理廠中，曝氣系統是一個關鍵的系統，在污水處理方面具有重要的意義，即：在污水中可以充分的溶解氧氣，在處理污水中的有機物的過程中，可以提供足夠的氧氣，以此來維持相關的活動，進而高效的處理有關的有機物質。

對于溶氧量的環節，經過前幾年的研究，我們發現在實際的處理中，系統溶解氧氣的量常常高于正常的運行情況下的溶解氧氣量，假如污水氧氣的含量過高，這必然導致加快污染物的分解，進而造成水中的營養不足，使污泥老化，且結構比較松散，這就給污水的處理帶來了不良的影響。在運行過程中，曝氣系統也會消耗掉的過多的電量，甚至占據了整個污水處理廠的總消耗電量的14%，甚至更多。

3）污泥處理系統能耗。對于大量的污泥處理廠，經過分析比較，在污水處理廠，污泥處理系統的耗電量占為總耗電量的13%，這也是一個關鍵的能耗點，其中，對于污泥處理系統來說，其耗電量影響的主要因素就是脫水機組的非高效的工作，造成了能耗的浪費。

3 污水處理廠節能優化流程

經過分析，對于污水處理廠的節能優化，主要因素包括提升泵、曝氣系統以及污泥處理系統，我們應該在這幾點出發。在具體的分析時，首先，要優化提升系統；其次，優化曝氣系統；最后，優化污泥處理系統，以此來達到節能的目標。

4 關鍵技術

1）泵房單元節能技術。分析污水泵的節能時，首先，應該從設計的過程出發，充分考慮節能設計，在選擇提升泵時，應結合管道系統的情況，遵循科學原則，使水泵處于高效的運行。同時，根據區域的地形，如果條件允許，要盡可能降低提升污水的高度，以此來實現降低水泵軸的功率。其次，要重視配套電機，在選擇電機時，其應滿足水泵負荷的要求，進而提高電機的工作效率。對于價格方面，高效電機的價格要比標準的電機高出15%～25%，通過兩者的實際應用情況來看，后者的維護費用較高，消耗的電能更多，在進行應用之后，很難在短時間內進行回收。但是，前者的情況恰恰相反，在短時間，可以取得良好的回報，由此可見，設計、改造污水處理廠的過程中，為了減小污水處理廠的能效，應選擇高效的

電機。最后，老式水泵要進行更換，應用新型的節能水泵，在水泵上還要安裝智能變頻調速系統，以此來減少不必要的轉動，有效的降低能源消耗，應用先進的變頻調速器，通過污水流量的調節，也降低了電能消耗，己經投產的污水處理廠，對水泵要定期的維護，通過摩擦的減少，也能降低能耗。同時，盡量使用大小泵的組合，以此來滿足水量，避免管路水頭的損失，保持集水池的高水位，進而降低了提升揚程。

2）曝氣系統節能。對于曝氣系統來說，在具體的應用過程中，其主要是給曝氣池輸送充足的氧氣，根據具體的情況，輸送的氧量的特征為高相關、多變量以及滯后等。目前，在我國的大部分污水處理廠，其操作方面基本都是人工操作，通過分析溶解氧的測定值、運行的工藝，以及設計值的偏差，科學地調節了曝氣設備的開啟速度，進而有效控制了池內的溶解氧濃度、微生物的反應需求，但是，調整方式具有一個明顯的缺陷，就是在調整溶解氧之后，系統在需求上會發生改變，影響最終的處理效果。一般情況，在實際的設計過程中，作為設計人員，選擇風機時，會以計算需求量為基礎，增加相應的安全系數，以氧供氧的方法來適應最大負荷，所以，這就使曝氣量與實際的需氣量具有很大的差值，進而增加了曝氣單元的能耗量。

通過學習國外的發達國家的經驗，具體的處理時，對溶解氧進行在線監測，將檢測的相關信息反饋于供氧系統，這就實現了設備的同步調整，同時，在設計方面，曝氣系統的運行要設置為定速與變速的結合模式：（1）對于定速設備，其在運行的過程中，要根據平均的供氧量來選擇，依靠定速運轉，進而滿足供氧的需求；（2）對于調速設備的運轉，可以適應需氧量的變化，以此來提升系統的工作效率，較少能耗量；（3）在系統運行的過程中，假設需氧量發生了較大的波動，那么，可增減運轉的臺數，實現補充。

3）污泥處理系統的節能途徑。對于污泥處理系統，之所以能耗較大，其主要原因就是選用了能力較大脫水機，而且，為了提高脫水的性能，過量的加入了絮凝劑。在實際設計時，要準確的計算出污泥量、含水量，明確脫水機的能力、臺數，盡量進行試驗，準確地掌握絮凝劑的投量。除此之外，通過科學的計算，在處理污水的過程中，可以控藥劑的使用量，防止浪費。

5 結論

在污水處理廠，其節能降耗具有很強的綜合性，在具體操作的過程中，會涉及工藝、技術、設備等諸多的內容。為了使處理污水的水質滿足相應的要求，要從污水處理廠的實際情況出發，通過科學的設計，運用有效的管理手段，減少不必要的能源消耗，并且，還應對節能工藝進行深入的研究，最終實現節約能耗，優化污水處理廠的全流程。

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