城市污水处理节能降耗途径探析

郭付新

摘要：指出了为顺应工业和生活污水处理需求的增长趋势，我国污水处理厂的数量快速增长，在扩增的同时也应引起企业对节能降耗的重视。分析了污水处理厂高能耗问题，并对城市污水处理厂节能降耗途径进行了探讨。

关键词：污水处理；节能降耗；循环利用

1 引言

近年来，我国污水处理行业发展突飞猛进，整体发展处于快速成长期。我国城镇污水处理厂的发展也进入了从点到面的阶段，很多省份已经率先实现了县县建成污水处理厂[1]。这种大规模的污水处理项目的运营，将为节能降耗技术的发展带来机遇和挑战。

2 污水处理厂能耗情况

污水厂根据使用的处理工艺不同，其实际能耗数据也有较大差别。城市污水处理运营能耗主要包括電能、药耗和燃料等多个方面，其中电耗约占总能耗的 60% -90%，电耗也成为了污水处理厂运行成本的主要组成部分。污水处理厂电能主要消耗在污水污泥的提升，生物处理的曝气、混合推进，污泥的处理处置，附属建筑用电和厂区照明等方面[2]。其中曝气能耗最大，约占到整个污水处理厂能耗的50%左右，根据我国城市污水处理现状，开展针对全国各种工艺的城市污水处理厂全流程运行能耗评估，并有针对性地开展节能降耗优化改造，将成为今后一个重要的研究方向。

以辽宁某污水处理厂在 2015 年的生产成本进行计算，该厂满足一级排放标准，生产成本 0.489 元/m3，经营成本 0.285 元/m3，以此标准计算，在 2015年度，该厂需要承担的生产成本为2.445 万元/d，经营成本为 1.425万元/d，年生产成本为 892.4万元，年经营成本为520.1万元。生产成本和发达国家相比有很大的改善空间。

3 城市污水处理厂节能降耗途径分析

3.1 污水提升泵站节能途径

提升泵在运行可通过保持集水池高水位运行，降低水泵扬程，机组均衡运转和加装变频器等途径节能减耗[3]，如绍兴污水处理厂通过提升水泵变频技术改造，节能率达到 12%[4]；多级动态液位控制策略技术[5]，在实际运行过程中通过转速加台数控制法，实现定速泵平均流量运行；当水流出现较大波动时应该适时增减运转台数，调速泵变速运转来适应水流量的变化；定期对水泵进行维护，以减少摩擦降低电耗。水泵的节能降耗最关键的是要提升泵的运行效率，从而达到节能降耗的目的。

3.2 鼓风曝气节能途径

城市污水处理厂处理工艺大多是采用活性污泥法的鼓风曝气。鼓风曝气是将空气通过管道送入曝气池的扩散设备，以气泡形式分散进入混合液，使气泡中的氧迅速扩散转移到混合液中，供给活性污泥中的微生物。污水处理厂鼓风机的能耗约占到整个污水厂的30%～50%。选择高效、节能的鼓风机对污水处理厂的运行管理具有重要意义。常用的鼓风机机型主要有罗茨风机、单级离心鼓风机和悬浮鼓风机等。空气悬浮鼓风机依靠空气力场使轴承悬浮并保持高速运转，运行中无需润滑油，能量损耗低，可以通过变频器调节电机转速来调节风量。最重要的是风量可调范围比较大，调节风量范围40%～100%，随着风量下降，效率降低较少，采用空气悬浮离心鼓风机较单级高速离心鼓风机节省约 12%，较罗茨风机节省 31%[6]。由于空气悬浮鼓风机调节方便，对于北方地区在冬季可以通过降低曝气量来节能降耗。

3.3 污泥处理节能途径

污泥处理的目的是使污泥减量、稳定、无害化及促其综合利用。污泥处理主要包括污泥的浓缩、稳定和脱水。其中，污泥浓缩常用的方法有重力浓缩法、气浮浓缩法、和离心法。污泥的稳定主要有厌氧、好氧和堆肥处理。污泥脱水有机械脱水和自然脱水两种方式，目前大多选择的机械脱水，机械脱水的主要能耗是电耗，机械脱水方法主要真空吸滤法、压滤法、和离心法等。一般使用离心脱水的电耗较低，但对污泥的预处理效果要求高，容易磨损，还需要在实践中探寻新的脱水工艺，提升节能降耗效果。针对采用压滤法在脱泥前的工艺，可以在污泥均质池采用“进泥-沉淀-进泥”循环方式减小含水率，以减少后期脱泥时间和耗药量。

3.4 药剂消耗节能途径

污水处理厂药剂消耗主要是针对深度处理、消毒处理和污泥处理工艺中的中的药剂消耗。深度处理是通过向水中投加药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合并沉淀的目的。常用药剂主要包括无机盐类混凝剂（工业硫酸铝、明矾、三氯化铁、聚合氯化铝等）和有机合成高分子混凝剂（聚丙烯酰胺、脱絮凝色剂、天然絮凝剂等）。针对除磷，常用的方法有生物除磷、PAM结合PAC、铁盐等。生物除磷技术无需投加药剂、污泥产量又少，但这项技术工艺较为复杂，需要在实践中不断的加以完善。化学除磷，可以尝试使用高分子混凝剂除磷，能够有效降低药耗。消毒的目的主要是利用物理或者化学的方法杀灭废水中的病原微生物，以防止其对人类及畜禽的健康产生危害和对生态环境造成污染。消毒的方法主要包括物理法（加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等）化学法（氯、二氧化氯、次氯酸钠、臭氧和重金属离子等）。针对涉及药剂消耗的方法主要通过合理配比、减小加药量来实现降耗。

3.5 根据溶解氧（DO）浓度调节曝气量

根据合理的溶解氧指标调节曝气装置是节能降耗的一个重要途径。鼓风曝气系统由鼓风机（空压机）、空气扩散装置（曝气器）和一系列联通管道组成。许多污水处理厂的生物反应池会曝气过度，主要原因是缺乏自动调节系统、过度曝气直接导致了能耗的浪费，并会使污泥的沉降性变差，能耗随混合液 DO 浓度的增大而增大，曝气池中的 DO 从2 mg/L 升高到 4 mg/L，会使曝气装置的耗电量增加近30%。可以通过优化曝气装置和智能控制来实现曝气机的节能降耗；通过变频器来改变电机转速来实现风机流量进行控制；通过对曝气池中的合理分配曝气量来节能。

3.6 污水处理节能其他途径

污水处理是一个整体系统，各个环节是相互联系的。如果格栅拦截不合理，对截留物不能够很好的截留，就很容易导致提升泵堵塞，导致后续处理物能耗的被动升高。针对间歇运行的设备，可以结合电量峰平谷来运行。在污泥污水回流方面加以控制，在合理范围内减小回流量，同样可以节能。涉及冬季供暖的厂区，可以采取间歇运行方式减小能耗。新建厂区大多数照明设备过多，只是为了亮化厂区的路灯构筑物灯，在保证安全运行的情况，同样可以间歇运行，减少开启量。加强日常生产经营管理，建立节能降耗目标，把节能降耗目标设置于各个环节，对于完成预期目标的给予一定的奖励，从而激发大家开展节能降耗的积极性。污水处理后不直接排入河道，在厂内循环利用或者供给其他企业利用，也将增加企业收入，从而增加节能降耗效益。

4 结论

污水处理厂的节能降耗涉及方方面面，真正做到节能降耗需要从设计初期工艺选择、设备选型、污泥处理及处置方式等多方面考虑，为节能降耗源头奠定硬件基础，运行过程中根据本厂水量、水质等实际情况，制定可行的节能降耗措施及相应的奖惩制度，做好设备的维护保养及大修计划，减少故障率，将节能环保理念贯穿生产经營的各个环节，积极采用新技术、新工艺和新标准，推动企业清洁生产，促进源头减排和能效提升，发展循环经济，节约成本，才能为企业节能降耗创造更多途径。

参考文献：

[1]智研咨询集团.2016～2022年中国污水处理行业市场现状调查及未来发展趋势报告[R].北京：智研咨询集团，2016.

[2]王 崇.污水处理厂能耗分布与节能机会分析[J].市政技术，2013

[3]李亚峰，晋文学.城市污水处理厂运行管理[M].北京：化学工业出版社，2013.

[4]蔡芝斌，张志峰，奚晓东，等.污水处理厂水泵应用与节能改造[J].环境科学与管理，2006（4）.

[5]赵冬泉，佟庆远，王浩昌，等.城市污水处理全流程节能降耗途径与技术集成[J].给水排水动态，2009（4）：21～24.

[6]宋文清.空气悬浮离心鼓风机在污水处理厂中的应用[J].城市道路与防洪，2010（13）.

Analysis on Energy Saving and Consumption Reducing Methods

of Urban Sewage Treatment

Guo Fuxin

（Chaoyang Yuanda Environmental Protection Water Co.， Ltd.， Chaoyang，Liaoning 122000，China）

Abstract： In order to meet the increasing demand of industrial and domestic sewage treatment， the number of sewage treatment plants in China is increasing rapidly. Andit attractsthe attention of enterprisesto attach importance toenergy saving and consumption reducing. In this paper， the problem of high energy consumption in wastewater treatment plant andmethodsof energy saving and consumption reducingof urbansewage treatment plantswere analyzed.

Key words： wastewater treatment； energy saving and consumption reducing；recycle