城镇污水处理厂清洁生产审核节能方案分析

兰灵俐

（中国建材检验认证集团厦门宏业有限公司 福建厦门 361115）

引言

据统计，截至2020 年1 月底，我国共有10113 个城镇污水处理厂核发了排污许可证。从分布区域来看，主要集中于广东、山东、江苏和浙江等经济发达省份。其中，福建省污水处理厂有213 座，产能合计653 万吨/日。城市污水处理厂属于能源密级型、高耗能产业，且在污水过程中，臭气、噪声及固废等也会影响到周围环境。根据《关于深入推进重点企业清洁生产的通知》，要求包括城镇污水处理厂在内的重点企业要每5 年开展一轮清洁生产审核，立足出水水质稳定达标，坚持“源头控制，预防为主”，以实现“节能降耗，减污增效”的清洁生产目标，通过审核不断改进污水处理工艺，提升污水处理节能环保水平，实现污水处理后节能降耗等预期水平[1]。

1 某市污水处理行业基本情况

某市从1995 年-2018 年底，市区内先后建成并投入使用5座污水处理厂。目前，全市5 座污水处理厂日处理污水能力为70万吨，累计建成1100 公里污水管道、21 座污水提升泵。截至2018 年12 月底，全市污水处理率达到了96.56%。本文选取了这5 家污水处理企业作为研究对象，污水处理厂的处理进水类型主要为城镇居民生活污水，处理工艺包括：氧化沟、A2/O、Unitank、CAST 等，处理规模从25 万t/d-5 万t/d，运行年限从2 年-15 年，涵盖了该市城镇污水处理的主要企业及其工艺类型。城镇污水处理厂作为政府治理城镇居民生活污水的主要基础性工程，也是节能减排的重要环节和对象[2]。

表1 选取的污水处理企业基本情况

近年来，为了响应政府要求和号召，各地纷纷采取提标改造工程，提升了出水水质以及污染物防治能力，经过一系列的达标改造，全市污水处理工艺水平及处理能力得到了有力提升。但是由于污水处理厂属于高电耗型产业，随着总机械装备功率的增加，能源消耗量持续扩大，做好设备及其运行过程的节能减排，采取清洁生产审核成为推动污水处理厂实施清洁生产的重要举措和保障。

2 污水处理厂清洁生产潜能分析

2.1 生产工艺及装备

污水处理厂污水处理工艺的选择和应用直接影响着该污水处理厂的主要技术性指标，也是污水处理厂运行的核心。因此，对于已经投入实际运行的污水处理厂而言，在满足当前处理能力的基础上，要根据工艺技术的发展和进步，对其作出相应的改良和优化，对相关的构筑物设备进行改造或者其运行参数的优化，从而提升污水处理厂出水水质，以及节能降耗的效果[3]。就该市来说，由于建成投产时间早，原先的工艺设计、设备运行老化，可通过工艺及设备的改造提标升级，达到节能减排，实现清洁生产的预期效果。

2.2 资源能源消耗指标

影响城镇污水处理厂资源能源消耗的指标主要有电、水及药剂。

（1）电力能耗。目前，全市5 家城市污水处理厂吨水电耗为0.178-0.346kW·h/m3之间，平均单位处理污水量电耗约为0.235kW·h/m3。与目前二级污水处理厂电耗相比，这一电耗处于较低水平，但与发达国家相比（末端经消毒处理后外排，污泥采用消化、脱水及焚烧、热调等工序，且污水处理自动化水平高），还有较大提升空间。如中水回用、除臭及通风等方面。

（2）新鲜水耗。污水处理厂配药、设备冲洗、绿化及作业面清洗等需要使用到新鲜水。除配药外，绿化、作业面清洗及设备冲洗对用水水质要求不高，若能实现尾水回用，则可有效降低新鲜水耗。该市5 家污水处理厂的中水回用率处于较低水平，中水回用量占其日排水量0.015%，污水处理厂单位产品新鲜水耗平均为1.85t/m3，有很大提升空间。

（3）药剂消耗。从这5 家污水处理厂的药剂使用情况来看，主要是采用了聚合氯化铝除磷和聚丙烯酰胺阳离子脱水絮凝剂的使用，万吨污水药剂使用量在1.55kg-5.50kg 之间，由于药剂使用影响因素较多，可进一步采取相关措施，降低药剂消耗量。

2.3 污水处理产品指标

污水处理厂的产品指标主要表现为出水水质是否满足达标排放标准，以达标率来衡量和评价。目前，全市5 家污水处理厂尾水出水水质均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准。

2.4 污染物产生指标

污水处理厂的污染物主要包括恶臭、污泥及噪声。其中，恶臭主要采取构筑物密闭加盖，以及抽气、脱臭等措施，减少恶臭[4]。污泥量的降低主要采取的是降低其含水率。根据污泥脱水率的指标和要求，一般卫生填埋污水处理厂产生的污泥，其含水率应＜60%，而该市5 家污水处理厂污泥含水率平均为75%，因此，还需要采取相应措施，降低污泥产量。污水处理厂噪声可采取合理选泵、优化布设，以及做好设备日常维护等实现降噪。

2.5 废物回收利用指标

（1）中水。污水处理厂的中水回用占其日排水量0.015%，具有很大提升空间。

（2）污泥。污水处理厂产生的污泥也是市政建设材料等重要材料来源，做好污泥资源化利用，也是清洁生产的重要内容。经计算，该市2018 年污水处理厂共产生污泥3.5 万吨，其中，堆肥处理为1.85 万吨，占污泥产生量的52.86%，剩余的污泥主要通过脱水填埋，大量污泥填埋产生的渗滤液，占用了大量土地。因此，可通过污泥制肥等实现变肥为宝，减少污泥二次污染，降低土地资源浪费，具有清洁生产的潜力。

综上，该市5 家污水处理厂综合能耗方面，污水处理工序占83.5%，污泥处理工序综合能耗占11.4%，其他综合能耗占5.1%。

3 污水处理厂处理工序节能方案

为此，该市先后于2016 年、2017 年和2018 年分批对全市污水处理厂运行工艺及设备进行了改造。在生产工艺及其装备设施方面，具有改进工艺、优化处理过程、提高设备运行自动化水平的清洁生产潜能；污水处理厂产生的尾水及污泥等，还可以作为中水回用及污泥资源化利用的潜能；出水指标方面，水质稳定，实现达标排放。

3.1 节能

（1）选用变频技术。针对城镇生活污水水量排放波动性较大的现实特点，污水处理厂污水处理一般选择最大流量进行设计，且进水泵站24h 运行，造成能源较大浪费。为此，可采取选用变频调速技术，实现污水处理系统中的电动机无极调速，实现自动控制、自动调节，确保提升泵始终高效区运行[5]。根据运行情况来看，选用变频技术，可较传统技术降低能耗25%左右，较阀门调节流量节能效果更加显著。

（2）优化曝气系统。曝气系统是城镇污水处理厂的主要能耗之一，也是极具节能降耗潜能。污水处理厂曝气系统设计多以高峰时段供氧能力配置，高峰时段所占时间短，且频率出现低。针对污水处理厂的曝气系统优化，可在确保出水水质的基础上，采取：调节曝气设备运行范围；优化扩散设备布置，改表面曝气为微孔曝气，选用微气泡空气扩散涉笔；依据污水处理时溶解氧需求控制优化曝气，比如按照自动溶解氧检测仪器，实现自动调控。

（3）优化水泵系统。通过降低污水处理厂水泵机组单位处理污水电耗达到节能减排效果。在对污水处理厂提标改造期间，重点好提升泵、污泥泵及回流水泵设备及其管网系统的优化设计与更新。例如，通过控制流量、调节合适压力以减少水泵使用需求；通过增加自动控制、调速控制及采购高效水泵等，提升设备应用效率；做好水泵的日常维保，减少阀门损耗，在不需要用水时关闭水泵，最大限度减少能源消耗。

3.2 降耗

（1）降低新鲜水耗。降低污水处理厂新鲜水耗的主要措施，就是提升污水处理厂中水回用率。将污水处理厂排放的尾水消毒后，收集，用以设备清洗、作业地面清洗等；作为城镇生态用水，如，作为市政绿化养护用水，最大限度降低新鲜水耗。

（2）降低药耗。针对污水处理厂药剂使用，可采用高效低量的复合型高分子混凝剂；碳源不足的污水处理厂，初沉池污泥回流以补充碳源，降低淀粉使用量；此外，采取优化配药及溶药系统，最大限度地降低药剂使用量。

（3）做好污泥资源化利用。加大污泥的资源化利用效率，可与相关企业合作，做好污水处理厂污泥的集中处置，经好氧堆肥等措施，制成肥料，提升污泥利用率，实现变废为宝。

结语

综上，污水处理厂清洁生产审核，应立足其行业特点和实际，重点从工艺及装备、能源消耗、产品、污染物产生指标及资源回收利用率等方面进行重点审核，并围绕“节能”“降耗”两大因素，既要选用变频技术、优化曝气系统和水泵系统，也要降低新鲜水耗、药耗，并做好污水处理产生的污泥资源化利用，大力推广清洁生产工艺技术，不断提升污水处理厂清洁生产的能力和水平。