污水处理厂节能减排的实现途径分析

【摘要】“节能减排”是贯彻落实科学发展观，构建社会主义和谐社会的重大举措，污水处理厂是实现节能减排的主要承担者。本文分析了污水处理厂耗能现状，介绍了常用的节能减排技术，探讨了污水处理厂节能减排的实现途径。

【关键词】

中图分类号： TE08 文献标识码： A

一、前言

污水处理厂耗能现状分析

由于国家对污水处理厂出水水质要求的不断提高，污水处理的电耗相应提高到0.15～0.28（kW·h） /m3污水，平均处理成本已达到0.8 元/ m3，随之而来的高运行成本便摆在了相关部门面前。污水处理厂能耗成本占污水处理厂运营维护成本的40%～80%（污水处理厂能耗分布见图1），主要集中在污水提升、曝气供氧、污泥输送与处理和混凝沉淀等部位。

图1 污水处理各部位能耗分布

随着出水水质要求的不断提高，CO2 和污泥的排放量也相应增加，这将与我国当前提倡的减排相斥。曝气供氧是CO2 的主要来源部位，曝气供氧与混凝沉淀又都是污泥的主要产生部位。因此污水处理厂的节能减排工作应从上述部位出发，提出实现途径，以满足国家和行业要求。

二、节能减排技术

1、稳定分流技术

折线堰修改：局部拆除折线堰，减小堰前堰后水位差，充分利用折线堰后空间的过流能力，提高总配水渠的利用率，以降低总配水渠最高水位。

2、均匀配水技术

（1）A配水渠总流量大于B配水渠总流量，但是差异很小；二沉池段各单池进流量差异较小，均不超过单池设计平均进流量的5％。

（2）配水渠内水流水面平稳。配水渠通过配水孔配水水头损失很小，进水渠和配水渠进、配水总水头损失最大值为0.058m（最大流量工况），小于原设计方案水头控制的要求。

3、水力混合技术

（1）第一汇流井前方下层箱涵高度采用1.65m，后方下层箱涵高度采用1.1m，变截面处采用1：4斜坡过渡的方案，下层箱涵两孔出流较为均匀，水流经两孔分配后能够均匀进入两侧汇流井。

（2）将两侧汇流井底部下层箱涵出水孔设计为多个小孔，可以充分利用下层箱涵的富余水头，能够有效提高两种不同水质水流的水力混合效果。

4、复合式高效脱氮除磷工艺

复合活性污泥工艺对氨氮的去除能力明显优于单一活性污泥工艺。复合活性污泥工艺对TN的去除能力明显优于单一活性污泥工艺。

5、污泥厌氧消化强化技术

化学预处理、生物预处理和物理预处理可破坏污泥絮体结构和细胞壁,溶出胞内物质,提高污泥中溶解性有机物质含量。厌氧消化可加速水解过程，最终提高厌氧消化效率。超声波可迅速释放胞内物质。碱可促进固体碎屑水解。利用超声波为强化预处理手段，研究污泥破解情况与破解后产生有机物的性质和成分，并分析减量化程度。强化预处理手段与厌氧消化相结合对污泥中重金属的控制，稳定和降低污泥中重金属的毒害作用，对污泥进行无害化和稳定化研究。强化预处理手段与厌氧消化相结合对污泥产酸产沼气研究，最大程度回收沼气等清洁能源，强化污泥资源化利用。

三、污水处理厂节能减排实现途径分析

1、增加化学除磷提高二级处理出水水质

污水处理厂生物除磷工艺难于达到0.5mg/l的出水含磷标准。CASS工艺本身也有除磷效果略差的缺陷，因此必须辅以化学除磷措施改善景观补充水的水质。设计中统筹考虑化学除磷加药和深度处理的混凝加药，二级处理加药间与三级处理加药间合建。设计采用碱式氯化铝干粉投药方案，化学除磷加药点在沉砂池出水配水井中，考虑污水中成分复杂，摩尔比采用2.5。增加化学除磷措施使二级出水TP指标降低到0.5mg/l成为可能，保护了水体环境，为西河两岸的开发建设创造了条件。

2、高效的装置实现设备节能

污水处理厂的电耗在运营费用中一般占到40％左右，若从耗电设备着手，采取相应的改善措施，其中的节能将大有可为。厂区耗电部位主要是输送泵、曝气装置及其他设备，其中污水提升电耗占总能耗的10％～20％，提升泵设施主要有初次提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵、内回流泵以及出水提升泵；曝气系统的电耗占到总能耗的40%～70%，占到了总能耗的绝大部分。氧的转移效率与气泡的大小、反应器深度、液体的湍流程度以及气泡与液体的接触时间有关；此外其他设备的电耗也占到了很大部分。通过对这些部位采取合理的节能措施（表1），将大大节省污水处理厂的人力、物力、财力，达到节能减排效果。

表1 污水处理装置的节能措施

3、无害高效的药剂实现原料节能

水处理药剂包括絮凝剂、凝聚剂、阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂、清洗剂、消泡剂、脱色剂和离子交换树脂等，多为化学合成有机高分子体。我国现有水处理药剂生产厂家230 家，品种100 多个，总产量近20 万t。水中预处理污染物质的性质和浓度、水温、pH 值、共存杂质等因素共同决定了药剂的选择及用量。但同时还应考虑药剂的高效性，以使其减量化；考虑其无害性，以防止二次污染；考虑其廉价性，以降低运行成本。例如胶体颗粒处理时可将无机混凝剂和有机混凝剂并用，应用能最大限度的降低污泥的含水率并提高污泥的脱水性能的混凝剂，这样既可节省药剂用量又能提高混凝效果，从而使污水处理厂的运行费用大幅降低；在对污泥的性能进行调整时，加入氯化物、PAM 时必须考虑其是否会产生二次污染问题，例如应用PAM 时产生的聚合单体丙烯酰胺是强致癌物；在运用化学法除磷中，虽然石灰法对磷有较高的去除率，但其高药剂费用、高产泥量和在池子、管道和其他设备上的结垢，将会对后续处理带来不便，不符合节能减排的要求，应尽量避免使用。国内外普遍采用混凝沉降法来提高污水处理效率，混凝剂的生产量已占到水处理剂的80%以上。目前广泛应用的无机凝聚剂和有机絮凝剂虽然是既简便又有效的原料，但是在水处理过程中存在着较大问题（表2），而新型的生物絮凝剂则弥补了它们的不足。

表2 混凝剂存在的问题

4、优化运行模式

（1）适当加大生物池有效水深。考虑到鼓风机出风压力、池内固液分离时间、滗水器结构限制及最大滗水能力等因素， 国内CASS池设计一般选择5m水深（重庆璧山、北京亦庄、北京吴家村等）。但由于呼市冬季寒冷，适当加大生物反应池水深可以起到减少热能扩散的作用。CASS池水深采用5.5m，理论上散热量可减少约10％。温度对微生物种群的代谢活动、充氧效率、生物固体的沉降特性有较大影响，温度低生物反应速率降低，曝气时间长。保持冬季污水水温，有利于反应池的生物活性和处理效果。曝气器的传氧效率随深度增加而增高，水深加大，气泡行进距离长，气、液接触面积大，氧动力效率增加。有效水深的加大使微孔曝气装置氧转移效率提高，节省能耗；在泥龄和停留时间相同的条件下节省了生物反应池占地面积。因此在公主府处理厂CASS池设计中适当加大反应池水深，在保证出水水质达标的前提下，可以节能降耗，减少占地。

（2）根据进水水量和水质优化运行模式。4个CASS池的交替运行模式可适应进水流量的变化，确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放。而且CASS工艺还可通过调节运行周期，调节曝气量和曝气时间控制池内DO水平，从而适应进水水量、水质、水温的变化。这种可调节的运行模式对处理呼市冬季低温、污水收集区域未实现雨污完全分流，水量、水质不够稳定非常有效。

结论

面临当前我国污水处理厂大量发展的现状，污水处理厂的基建及运行费用问题将是诸多污水处理厂面临的主要问题。应该根据地区实际情况朝着提高资源、能源利用率，减少或避免污染物产生，降低污染物排放的方向发展。

【参考文献】

［1］周律. 城市污水高效低耗处理技术关键［J］. 环境工程，2001，19（3）.

［2］徐强. 污水处理节能减排新技术、新工艺、新设备［M］. 北京：化学工业出版社，2010.