城市污水处理厂节能降耗途径分析

浏览336次 时间:2017年7月01日 09:02

【摘要】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。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。

【关键词】污水处理;节能降耗;循环利用

 

1 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电能、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。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。

 

2 污水处理厂的能耗问题分析

污水处理厂采用的污水处理工艺相对比较复杂,其中涉及的环节较多,这在一定程度上增大了整体能耗。大体上可将污水处理厂的能耗分为两个部分:即直接能耗和间接能耗,归属于直接能耗的污水处理环节包括鼓风、曝气电机的电能损耗、污水污泥提升设备的电能损耗、污泥回流的电能损耗、脱水与搅拌的电能损耗、污泥消化的热能损耗、厂用照明设施的电能损耗等等;相关耗材生产加工中所需的能量为间接损耗,如生产絮凝剂、铝盐过程中的能耗等。在污水处理厂中,直接能耗的主要来源包括电力、燃煤和天燃气,只要污水处理厂开始运行污水处理工艺,这部分能耗便随之产生,它从客观的角度反映了污水处理工艺的能量消耗情况,其中以电能和热量消耗这两部分为主。由于污水处理工艺中的电气设备较多,从而使得电耗成为占比较高的部分。热能的消耗集中在污泥加热和厂区供热等方面,因涉及的环节较少,从而使其占比也比较低。在我国,有很多污水处理厂兴建之初,受当时技术条件的限制,选用了大量高能耗的设备,虽然有的处理厂也对污水处理工艺进行了改进和完善,但仍然有很大一部分污水处理厂沿用着传统的处理工艺和技术措施,由此不但造成能源和资源的浪费,而且也不利于污水处理厂的发展。为此,应当采取合理可行的节能控制与优化方式,加强污水处理厂的节能控制。

 

3 污水处理厂的节能控制与优化方式

3.1 污水提升系统的节能控制与优化

3.1.1 泵的节能选型

为实现节能降耗的目标,污水处理厂在设计过程中应当选用一定数量的变频调速水泵,对于已经投产的污水处理厂,则可运用组合优化技术,将普通水泵与变频调速水泵搭配使用,这样可以在水量发生变化时达到节能的目的。

3.1.2 优化高程设计

在影响污水提升系统能耗的诸多因素中,处理厂的高程是关键因素,导致这一问题的原因是高程设计时的估算值过大,致使构筑物之间存在严重的跌水,为此可对污水处理厂的高程设计进行优化,借此来降低水泵的扬程。在进行高程设计时,应当尽可能做到一次性提升,以免多次提升造成能耗过大,同时,可将水处理构筑物中的固定堰改造成可调堰,这样能够使污水落差大幅度降低。

3.2 曝气系统的节能措施

城市污水处理厂中能源损耗较多一种设备就是曝气机,因此,若想使城市污水处理厂的能源损耗实现有效的减少,就须将曝气设备的节能降耗工作落实到位。通过对某市污水处理厂的调查发现,该污水处理厂大约 50%的能源损耗都是源自曝气设备。按照目前的工作标准要求,再根据以往的实践,笔者认为可从如下三方面来实现曝气设备的节能降耗:第一,可通过应用变频器来使交流电机的转速方式实现有效的优化,从而有效的把控风机的具体流量,进而使风机达到节能降耗的目的;第二,可从内部着手,对溶解氧自动控制系统加以选取与应用,以便有效的把控好溶解氧的浓度。在处理污水的过程中,污水的处理效果会因溶解氧浓度的大小而受到直接的影响,通过选用溶解氧自动控制系统来对溶解氧浓度实施科学、恰当的控制,可以使人工操作的误差实现有效的降低,从而达到节能降耗的目的;第三,可通过改善曝气系统,再借助精准的把控办法来使曝气设施实现节能降耗的目的。譬如,可以依据有关部门的帮助,再结合污水处理厂的实际经济状况,制定渐减式的曝气设计预案。在第 1 环节、第 2 环节以及第 3 环节中分别按照 35%30%以及 25%的比例来设置曝气,如此一来,不仅可以使曝气设备的工作效果实现逐步提升,同时还能使曝气设备达到节能降耗的目的。

3.3 污泥处理系统的节能措施

现阶段我国的污泥处理要想减少污泥脱水系统的能耗,不仅要选择高效絮凝剂,还要科学的调整各个环节的关系,降低电耗和用水量,提高压滤机的效率。在污泥处理过程中,可以采取以下两种措施实现节能的目标。其一,选择高效低能耗设备。随着科学技术的不断进步和发展,目前开发了带式浓缩脱水一体机和卧螺沉降离心脱水机,这两种设备占地面积少,自来水耗量小,能耗较低,运行条件好,设备磨损率低,运行费用低,得到了广泛的应用。其二,厌氧沼气的利用。污水的厌氧处理可产生甲烷沼气,将沼气送至锅炉房或者居民住宅燃烧,可用于消化池加温、污水厂取暖等。另一方面,沼气还可以用于发电,一般大中型城市污水二级处理厂的沼气发电量可大大补偿全厂用电量,降低了污水厂电能消耗及运行费用。

3.4 污水处理环节的节能降耗途径

污水处理过程的能源损耗主要体现在污水的生化处理及污水预处理环节,其中,污水生化处理环节的能源损耗主要产生于曝气系统,而污水的预处理环节主要可分为沉砂池及格栅。因为前面有讨论过曝气系统,故此处着重讨论污水预处理过程的能源损耗。首先,曝气沉砂池极易因曝气设施的应用而出现较大的能源损耗,所以,通常应当采取旋流式及平流式的方式来设计沉砂池,以达到节能降耗的目的;其次,必须将设置格栅落实到位,尽管整个格栅在处理污水的过程中没有较大的节能作用,可是,其却可以有效的降低后期其他设备的能源损耗,所以,必须针格栅的设置落实到位。通常情况下,可以在泵房集水井、污水渠道的进口位置或者污水处理厂的前段位置设置格栅,以此来截留较大的漂浮物,避免出现堵塞现象,进而确保污水设备的正常运作。

 

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营的各个环节,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:

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