污水处理厂电耗分析和节能措施

文_王劼 沈阳振兴环保有限公司

污水处理厂属于高能耗企业，特别是一些小型污水处理厂能耗更高。如何保证在出水水质达标的前提下降低成本、节能降耗，成为当前污水处理领域的热点和今后的发展方向。

本文以沈阳市某小型污水处理厂工程实例，对不同水质和不同温度下，各污水处理单元的能耗进行分析研究，以期对我国城镇污水处理厂的节能降耗提供参数指导和技术支持。

1 污水处理厂概况

某污水处理厂总处理能力为50000m3/d，其中一期工程为25000m3/d，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准，设计进出水水质和实际进出水水质见表1。

表1 设计进出水和实际进出水指标（mg/L）

污水处理采用A2O处理工艺，具体工艺流程见图1。

2 污水处理能耗分析

污水处理耗电单元主要包括预处理及一级处理区（粗格栅、细格栅、提升泵、沉砂池、气提机、离心鼓风机）、生化二级处理区（鼓风机、回流泵、剩余泵及二沉池刮泥机）、污泥处理区（离心机、泥泵等）。各单元用电设备电耗见表2。

从表2中可以看出，生化处理单元的电耗最高，占69%，这是因为生化处理中有鼓风机、内外回流泵有许多大功率设备，其中鼓风机不仅功率最大，而且24h常年运转。其次是预处理单元，能耗占21%，其中的原因是因为预处理单元中有提升泵、小风机等相对功率较大的设备，且常年连续运行。

3 节能措施

3.1 进水提升泵节能措施

格栅采用回转式，一般的运行方式是连续运行。根据小规模水厂进水水质水量情况，调整运行方式，采用间歇续运行。在进水水量较小时，采取停4h，运行15min的方式运行，从而节约能耗。

3.2 进水提升泵节能措施

进水泵采用潜水泵，共4台（2用1备）,满负荷运行时为2台。1#、2#提升泵额定功率 45kW，3#、4#额定功率15kW。我们对提升泵的启动方式做了改造，采用软启动开启，这样可降低启动时过大电流所消耗的电力，同时运行时尽量控制泵房高液位，降低扬程，节省能源。

3.3 鼓风机节能措施

鼓风机共4台，额定功率为90 kW，日均运行电流为130A左右。为实现节能运行，根据水厂规模小，水量波动较大的特点，在晚上12点到凌晨5点之间水量最小时，开启1台风机运行；当雨天水量较大时，开启2台鼓风机运行。由于风机是主要的耗电设备，采取这种根据来水水质水量的变化开启风机的台数，节约电能非常显著。

3.4 回流泵节能措施

污水厂共设外回流泵3台，功率11kW，内回流泵4台，功率4.5kW。目前所采取的回流方式为：内回流由好氧段全部回流至缺氧段， 外回流由回流泵房全面回流至厌氧段。在运行中根据生化池各段化验数据，决定回流泵开启数量。当夏季硝酸盐氮浓度低时，开启1台内回流泵；当冬季硝酸盐氮浓度较高时，开启2台或3台内回流泵，节省很多电能。

3.5 设备运行方式节能措施

在确保生化池正常供氧量的基础上，降低鼓风机电流。通过实地观察发现，鼓风机的运行电流越低时，消耗的电量越少，经过计算每降低1A电流时，日耗电量减少约40～50kWh。在运行时，要求当班人员密切关注进水水质和水量情况，在保证曝气生化池正常需氧量的基础上降低电流，从而降低鼓风机耗电量，避免过度曝气。同时根据气温变化开启缺氧段曝气设备。在A2O工艺设计时，为了方便工艺调整，缺氧段设计并安装了部分曝气装置，可根据气温及水质变化，决定该区域是否开启。在夏季气温较高时，关闭该区域曝气装置，以减少用电量。

3.6 自动化控制节能措施

在水厂建设之时，即建立了较为完备的自动控制系统。设备的开始即可以根据需要依靠人工手动启闭，也可以设置成微机自动启动。中控系统可对全厂风机、提升泵、回流泵、搅拌器等主要设备进行控制。同时对水质水量、溶解氧、污泥浓度、进出水水质等多项主要数据进行实时监测并与设备联动。通过这些自控系统，并对其中有些设备运行方式进行优化，部分设备由原手动调整，调整为自动化控制，如回流泵、剩余污泥泵实施液位控制，格栅实现时间控制，风机依据DO值进行控制等，通过各种手段减少设备运行时间，实现节能的目的。

3.7 其他节能措施

现场其它供暖设施，如电暖气、热风幕、空调等设备，出台使用规定，要求根据现场温度进行启停，以达到节能目的。

4 水厂运行电耗分析

4.1 水质不同，能耗不同

2017年平均电耗0.36kWh， 2018年平均电耗0.31kWh。其中的原因可能有以下两点：首先进水水质不同，进水水质受地区工业生产排水影响，水质波动较为频繁。其次，在2018年，我们采取了一些节能降耗的措施同时人为加大了一些控制措施，所以，2018年的电耗比2017年要低。

4.2 温度不同，吨水电耗不同

在冬季，地处城郊的小型水厂因受汇水区域及地区经济发展的限制，水温较低。2018年污水厂2月最低水温为9.6℃，平均温度10.7℃。温度低微生物活性降低，为保证出水达标，通过工艺调整及设备台时调整，相应增加供气量，增加了鼓风机耗电量；且冬季供暖采用污水源热泵供暖，运行电耗每天约为945kWh，因此，冬季吨水电耗增加，低温运行的单位电耗在0.33～0.41kWh/m3。而春夏秋季，来水温度相对升高，夏季达到最高，2018年污水厂8月最高温度为23℃。温度高，酶的活性增大，微生物活性加强，净化污水的能力也提高，同时夏季空调降温的电量低于冬季采暖的电量，因此，非低温情况运行的单位电耗在0.24～0.35kWh/m3。

5 结语

城镇污水处理厂的能耗问题是当前污水处理厂运行的一个突出问题，其中污水提升泵、鼓风曝气、离心机脱水等大功率机械设备所消耗的电能又占绝大部分。在实际运行过程中，要根据进水水质的变化和季节温度的变化，结合污水处理厂现场设备工艺的具体情况，适时采取不同的节能措施，从而实现污水处理厂的节能和减排的目的。