中小型污水处理厂节能途径及措施探讨

陈娜

摘要：目前在我国，中小污水厂的处理工艺都比较落后，投资比较低，整体的效益不高，对能耗的处理水平不高，造成了资源能源的巨大浪费，这对我国污水厂的整体发展是非常不利的。基于此，本文对中小型污水厂节能的相关问题进行了具体分析。

关键词：污水厂；污水处理；节能途径

中图分类号：TE08文献标识码： A

一、污水处理概述

随着全球经济的快速发展，污水处理厂的建设规模越来越大，所产生的能源消耗也越来越多。根据相关统计数据表明，活性污泥处理系统在运行过程中所消耗的能源成本占总运行成本的30%到80%左右。随着全球人口不断增长，处理污物的标准越来越高，污水处理厂的规模也会越来大。受到污水处理厂规模扩张的影响，在未来的15～20年内所消耗的能源成本也将增加20%以上。如何节能降耗，是污水处理厂经营管理首先应考虑的问题，这对于稳定社会、促进经济发展有着极其重要的意义。

二、污水处理厂的能耗分析

1.电能消耗

随着我国污水处理事业的不断发展，污水处理厂运行过程中所消耗的电能也在逐年增长。目前，电能消耗按地理位置和工艺选择的不同而不同，平均大约在0.30kW·h/m3左右。污水的提升系统、污泥处理系统和二级生化处理供氧系统是污水处理过程中耗费电能最多的部分，占总工艺耗电量的90%以上。其中二级生化处理系统的电能消耗主要集中在搅拌器、鼓风机和内外回流泵上，鼓风机占二级生化处理系统总耗电量的75%，大约占污水处理厂运行总耗电量的50%，是全厂耗电量最大的系统。因此，二级生化处理系统节能降耗的重点在于降低鼓风机的能耗。

2.药剂消耗

污水处理厂在处理污水过程中所使用的药剂主要是絮凝剂，用于污泥脱水。目前，大多污水处理厂所使用的絮凝剂都是人工合成的。絮凝剂不够的话，污泥含水率降不下来，增加剩余污泥处理难度。而大量的絮凝剂的消耗则会增加污水的处理成本。此外，絮凝剂中含有难以降解的毒性，二次填埋后再一次进入环境，将造成二次污染。

3.自来水消耗

目前，大部分污水处理厂都未建立中水回用处理系统，处理后的污水直接排放到纳污水体。在污水处理厂运行过程中会用大量的自来水来冲洗厂内污泥脱水车间、配药、风机冷却以及绿化办公等。因此，我国大部分污水处理厂耗用的自来水量都很大，不但增加了污水处理成本，同时也浪费了很多的水资源。

三、污水治理厂节能运行的现状分析

当前我国污水治理厂在建设和运行方面最为突出的问题表现为两大方面，即资金不足和运作低效。具体可概括为以下几方面:第一，单一的投资主体使得城市污水治理在投资和经营问题上始终存在着分歧，政府在污水治理方面的垄断机制成为一种惯性力量，建设规模的扩大几乎没有可能。政府是污水治理厂建设与维护中唯一的经济来源，其中的建设与资金风险必然存在。第二，在城市污水治理厂的运作效率方面，由于长期受制于政府的垄断供给使得城市水环境改善与经营效率之间的矛盾日益突出，加之基础设施不够到位也影响到了污水治理工艺的改善。第三，管理机制方面，事业管理体制下很难将责任机制落实到位，无论是资源配置还是市场机制运用都缺乏必要的竞争机制作为引导，加之不够完善的融资渠道也影响到了城市水污染的治理效率。第四，较为低下的运行负荷率滞后了污水治理厂配套管网设施的完善，水资源浪费问题极为严重。此外，在再生水配套设施和污水治理出水要求方面也与规定内容不相符合，管理人员的素质以及工业排水的系统处理都直接制约到污水治理厂的实际运营效果。

四、中小型污水厂节能处理的具体措施

1.污水提升系统节能

污水提升泵是污水提升系统的主要耗能设备。据报道，可通过减小污水提升高度的设计措施，如：采取管道淹没出流，改变出水方式降低水头损失，控制跌水高度等技术，以减小出口处水头损失，可有效降低污水提升高度，节约能耗；在运行管理上，通过水泵电机调速运行，扩大水泵的有效工作范围可解决水泵效率低下的问题。

2.污水预处理节能

污水预处理系统包括格栅、沉砂池和初次沉淀池，用来截留污水中较粗大漂浮物和比重较大的悬浮物，以保证后续污水处理设施的正常运行。其中格栅的节能空间较少；沉砂池用于去除污水中的泥沙等无机颗粒，常用的沉砂池主要有曝气沉砂池、平流式沉砂池、旋流沉砂池等，其中，曝气沉砂池因含曝气设备而能耗较高，平流式和旋流式则能耗相对较低，因此，在污水BOD浓度不太高的情况下，应尽量采用平流式和旋流式沉砂池来降低能耗；常用的初次沉淀池主要有平流、辐流和竖流三种，其中平流式沉淀池能耗最低，其次为辐流沉淀池，竖流沉淀池能耗最高，尽量选用低能耗的平流式或辐流式沉淀池。

3.城市污水处理厂曝气池的设计

在城市污水处理厂的设备中，曝气池作为活性污泥的主要环节，是城市污水处理过程中能耗消耗最大的环境，也是污水处理能效节约最为明显的环节。因此，在城市污水设计的过程中需要从以下几个方面做起：合理选择曝气设备，城市污水处理厂曝气系统主要有鼓风曝气、机械曝气两种。同传统的曝气工艺比较，机械曝气的形式更为简单。在曝气设备选择的时候，要按照污水处理的工艺、所处理污水的规模、污水的状况等作出科学的选择。当前在城市污水处理的过程中，使用最多的是微孔曝气盘，在曝气设计的过程要注重定期进行冷凝水的排放，以避免因为空气管线积水而造成的空气管线阻力的增加。准确计算曝气量，在城市污水曝气量计算的时候，要按照污水处理工艺、污水的进水量、污水水质等要求，做好污水溶解氧水平的传氧效率等因素的分析，而并非是单一的使用汽水比做出估算。在这个过程中也有使用汽水比12∶1这个经验数据来计算出城市污水处理所需的曝气量。

应用风量调节技术，在城市污水曝气过程节能措施的研究中，最为重要的举措是调整风量的技术。鼓风曝气系统的控制参数作为混合液的溶解氧浓度，传统活性污泥工艺的值多数在2mg/l左右。鼓风曝气系统的控制参数是混合液，同混合液的污泥浓度有直接的关系。而城市污水处理的mbr工艺的曝气池混合液浓度能够稳定在10mg/l左右，因此，需要将这一浓度建议控制do值在3mg/l上下。城市污水处理的悬浮填料工艺的do值大部分控制在5mg/l左右。过高的do值则要求消耗更多的空气，来降低污水处理时的曝气效率，造成能源浪费问题的出现。

4.污泥处理的节能减排设计

污泥处理中的节能减排设计要依照系统能耗分配关系具体设置。人员要依照污泥脱水系统状况合理选取絮凝剂。一般絮凝剂质量越好，节能效果越高。人员要选取低能耗、高效率设备，定期对设备进行检查，保证设备操作的规范性、安全性、科学性，降低可能出现的设备损耗，从而减少运行费用。与此同时，人员还可以适当利用厌氧沼气，通过对厌氧沼气的加温、燃烧等处理进行发电，减少不必要的能源消耗。

5.其他节能减排设计

其他节能减排设计的过程中人员可以：（1）合理回用中水，减少水耗支出。厂区用水尽量使用处理完的中水，节省厂区自来水的使用量，如设备冲洗（带机滤布和旋流沉砂池）、绿化灌溉、生产车辆清洗。（2）降低生产能耗，提高运行收益。从运行操作出发，在保证生产运行稳定的前提下，合理设置设备工作数量和工作时间，确保设备使用最优化。厂区路灯实行季节错时使用。根据夏季昼长夜短的特点，在满足照明前提下，路灯开启时间延迟一个小时，控制生产、办公场所及员工宿舍空调制冷、供暖能耗。设置制冷、供暖的先决条件和合适温度，减少空调工作时间，做到能不开空调的尽量不开，能少开的尽量少开（3）使用生物除磷代替药剂除磷，减少药剂除磷过程中造成的环境污染，提升污泥处理效果。

综上所述，在对污水处理厂节能减排实现途径进行优化的过程中，人员要对各项资源进行合理配置，引入高性能设备，加大可再生能源利用质量，从而保证处理操作的环保性、高效性。

参考文献：

[1]白天喜.城市污水处理厂的能耗研究与节能分析[D].长安大学,2012.

[2]刘娜娜.城镇污水处理厂能耗分析及节能措施研究[D].河北工程大学,2013.

[3]高旭.城市污水处理工艺能量平衡分析研究和应用[D].重庆大学,2002.