污水处理厂全流程节能措施探讨

摘要：随着经济快速发展，水环境污染问题也逐渐凸显。城市污水处理厂的大量兴建为水环境污染问题的解决具有重大作用，但高能耗造成污水处理厂难以正常运行。本文通过对城市污水处理厂各处理单元能耗所占比例的分析，探讨城市污水处理厂重点能耗环节的节能途径，为城市污水处理厂的节能提供参考。

关键词：城市污水处理厂；减排；措施

中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A

1、引言

随着经的较快发展，水污染的面越来越广，也越来越深入。与此同时，人们对水环境的要求也越来越高。水环境现状和要求的不对称，迫使政府加大水处理力度，加快城镇污水处理厂建设。截止2011年底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3135座，污水处理能力达到1.36亿m3/日。正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万m3/日。全国城镇污水处理厂2011年全年累计处理污水393.13亿m3，平均运行负荷率达到79.45%，全年累计削减化学需氧量总量1017.75万吨，削减氨氮总量84.53万吨。

污水处理是能源密集型行业[1]，一段时间以来，能耗大、运行费用高在一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设，建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态。如何降低能耗将成为城市污水处理中一个新的研究热点。对国内外在城市污水处理能源利用方面的进展进行综述，是进行该领域系统研究的基础。

2、污水处理厂各单元能耗比例分析

通过对污水处理厂的调研分析，城市污水处理厂工艺流程各环节能耗所占比例最高的是活性污泥曝气环节，达到55.6%，污水处理厂运行中一半以上的能耗消耗在生物处理曝气环节；其次能耗较高的是污水提升泵和污泥脱水环节，所占比例分别达到10.3%、7.0%；其他环节占用比例较小。

3、节能措施探讨

从能耗比例分析可知，城市污水处理工艺能量密集的过程和操作主要集中于活性污泥曝气环节、污水提升环节、污泥脱水环节，国内外的研究也以这三个领域为主。

（1）曝气系统的节能

曝气系统的节能，主要从两方面考虑：一是氧传质效率的提高，二是精确曝气。氧传质效率的提高主要受曝气设备的影响。曝气设备可以划分为两类：一是采用机械方法搅动混合液促使大气中的氧溶于其中的机械曝气，包括转刷曝气器、倒伞曝气器等；二是将压缩空气通过管道送入池底，使气泡中的氧迅速转移到混合液的鼓风曝气，包括穿孔管曝气、微孔曝气等。机械曝气充氧效率低，能耗高，不经济[2]。鼓风曝气充氧效率高，能耗相对较低，但不同鼓风曝气器充氧效率又有较大区别，微孔曝气充氧效率明显高于穿孔管曝气。所以，可以在生物池曝气环节普及微孔曝气，并优化控制空气流量、曝气头淹没深度和曝气头密度。

曝气的精确性则主要是对生物池溶解氧的精确控制。生物池沿程污染物浓度呈递减趋势，微生物对氧的消耗也逐渐减少。如果沿程保持均匀的曝气量，在保证生物池前段溶解氧的前提下，末端曝气量过大，溶解氧过高，氧传质效率下降，造成能源浪费。沿程渐减式曝气，即生物池沿程按溶解氧含量控制曝气量递减。生物池前段需氧量大，可以适当加大曝气量，生物池沿程需氧量递减，曝气量随之递减，控制生物池溶解氧保持相对稳定。递减式曝气方式对于生物池曝气节能有巨大作用。

（2）污水提升泵节能

城市污水处理厂一般运行方式是污水经粗格栅后提升至细格栅，其后重力流动。污水的提升能耗较高，而节能空间也较大。首先是设计环节，设计时综合考虑地形条件，减少提升高度，从源头上降低污水提升环节的能耗；其次是对泵的选取，泵的扬程要合理，泵的流量大小合理搭配，变频与定频合理搭配，泵的出水采用溢流方式，扬程恒定，减少泵的扬程波动造成的泵的冲击与损伤；再就是泵的运行方式，采用液位计自动控制，根据水量大小及时调整运行方式，避免大流量水泵的低负荷运行，避免提升泵的频繁开启。低负荷运行能效较低，造成大量能源的浪费；提升泵频繁开启，对电网造成冲击，同时对提升泵损伤严重[3]。

（3）污泥脱水节能

污泥脱水是使固液分离，达到减小体积的目的。常用的脱水方法有两种：自然干燥和机械脱水。自然干燥虽然能耗较低，但占用场地太大，对于土地稀缺的城市，难以实现。国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水，其中带式压滤脱水和离心脱水应用最广[4]。从能耗方面来说，带式压滤机需要电能较离心脱水机少。由于离心脱水机操作简单，而带式压滤机操作麻烦，且需要不断地冲洗，故在我国离心脱水机普及较广。这就需要提高污水处理厂人员的操作管理水平。带式离心机所需冲洗用水可以采用污水处理厂深度处理出水，冲洗以后的水回流至进水井即可，操作并不麻烦。所以带式压滤脱水机应加以普及。

4、结语

城市污水处理厂存在较大的节能空间。污水处理厂的节能降耗是一项综合性的工作，污水提升泵的选择、运行方式的优化，生物池曝气系统的优化，污泥脱水设备的选择，污水处理厂的自动控制，污水处理厂员工的技能、素质的提高，均可有效降低污水处理厂的能耗，降低运行费用。污水处理厂应根据自身情况，通过技术和管理手段，做到污水处理厂的重点环节甚至全流程减排，这对循环经济、可持续发展的和谐社会主义具有重要意义。

参考文献：

[1] 曹珊,曹秀琴.城市污水处理厂能耗分析及节能降耗途径研究[J].给水排水,2012,38(增):90~92.

[2] 杨盼.城市污水处理厂表曝与鼓风曝气系统能耗比较研究[D]. 武汉科技大学,2012.

[3] 常江,杨岸明,甘一萍等.城市污水处理厂能耗分析及节能途径[J].中国给水排水,2011,27(4):33~36.

[4] 王昭君,闫洪坤.我国城市污水处理厂污泥处理工艺及现状[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2009,28(增):119~121.