城市污水處理廠節(jié)能降耗管理研究與評價

周海姣

（山東磊金市政工程有限公司，山東 聊城 252000）

引言

為了有效控制能源與藥劑成本，城市污水處理廠應(yīng)在工藝和設(shè)備選型設(shè)計中充分考慮節(jié)能降耗和可持續(xù)發(fā)展理念；應(yīng)做到全流程管理，充分利用原水碳源，挖掘生物脫氮除磷潛能，實現(xiàn)最佳的運行狀態(tài)，讓設(shè)備和工藝運行參數(shù)達到最優(yōu)，實現(xiàn)出水穩(wěn)定達標(biāo)，保證能耗和藥耗最低；藥劑投加方面，應(yīng)盡量選用資源可再生、環(huán)境影響小、不造成二次污染的藥劑原材料，并通過工藝優(yōu)化和自動化精確控制等手段降低藥劑原材料投入，減少資源浪費；同時建立節(jié)能降耗評價體系，定期對節(jié)能降耗狀態(tài)進行評價，通過績效評價促進節(jié)能降耗技術(shù)發(fā)展，降低生產(chǎn)成本，提高運營管理水平。

一、污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)對生態(tài)環(huán)保的重要性

在加強生態(tài)環(huán)保工作中，污水處理廠起到了不可替代的支撐作用，為城市居民宣傳了生態(tài)環(huán)保的重要性，實現(xiàn)了讓更多居民對節(jié)約、環(huán)保的意義有一定認(rèn)知，切實從自身角度出發(fā)，減少水資源浪費，以此實現(xiàn)注重節(jié)約用水及循環(huán)利用，對生態(tài)環(huán)保工作強化起到了促進作用。且污水處理廠節(jié)能降耗技術(shù)的革新，促進了社會持續(xù)化發(fā)展，在環(huán)境保護工程開展過程中，其目的就是在于減少資源的消耗以及污染的侵害，以此保障社會可持續(xù)發(fā)展，而污水處理為環(huán)保工程較為關(guān)鍵的一環(huán)，對社會可持續(xù)發(fā)展起到了促進作用。

二、城市污水處理廠節(jié)能降耗管理研究與評價

（一）設(shè)備運行節(jié)能管理

城市污水處理廠設(shè)備節(jié)能運行管理主要考慮能耗管理。能耗管理可以將污水處理廠分單元進行能耗特征分析，形成各單元能耗占比圖，并篩選出重要的節(jié)能節(jié)點，識別出污水處理廠主要能耗設(shè)備，進而通過掌控主要影響因素找到節(jié)能途徑。有條件的污水處理廠可以建立能源管理體系和能效管理平臺，加強設(shè)備節(jié)能管理。

（二）曝氣設(shè)備的節(jié)能降耗措施

在污水處理廠中曝氣機消耗的電能最多，想要在污水處理廠中實現(xiàn)節(jié)能降耗，需要改進曝氣機，從而落實節(jié)能降耗工作。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，污水處理廠中50%以上的電能消耗是由曝氣機消耗的?？梢詮娜齻€方面達到節(jié)能降耗的目的。1.可以使用變頻器有效優(yōu)化交流電動機轉(zhuǎn)速原理，更好地把控風(fēng)機的流量，從而促進風(fēng)機實現(xiàn)節(jié)能降耗。2.可以從內(nèi)部進行處理，選擇以及應(yīng)用溶解氧自動控制系統(tǒng)，有效控制好溶解氧的濃度。在進行污水處理的過程中如果溶解氧的濃度出現(xiàn)異常會直接影響污水處理的效果。因此，需要選擇溶解氧自動控制系統(tǒng)，科學(xué)、合理地控制溶解氧的濃度，最后可以使用人工操作手段，從而降低存在的誤差，進而降低污水處理過程中消耗的能源。3.改善曝氣系統(tǒng)，能夠更加精準(zhǔn)地控制曝氣設(shè)備，從而更好地降低能源消耗。

（三）藥劑節(jié)能降耗管理

污水處理藥劑主要分為碳源藥劑、除磷藥劑、消毒藥劑以及脫水藥劑。藥劑使用前應(yīng)做好藥劑選型試驗，選擇合適的藥劑投加種類和投加地點等。城市污水處理廠應(yīng)建立藥劑評估體系，對藥劑使用性能進行評價，根據(jù)藥劑規(guī)范要求對藥劑指標(biāo)進行化驗，并根據(jù)檢測結(jié)果對藥劑進行評估。對于性能評估不合格的藥劑，應(yīng)分析原因，并根據(jù)實際情況對藥劑使用進行調(diào)整，并要求藥劑廠家對藥劑進行改進或者選擇合適的替代藥劑，同時對新藥劑進行評估，合格后方可使用。

（四）序批式活性污泥工藝

在傳統(tǒng)活性污泥處理法基礎(chǔ)上稍加改進則得到SBR 工藝，在污水水量變化較大并且需要間歇出水時可使用此處理工藝，利用間歇曝氣進行污水處理的常規(guī)處理法，主要包括反應(yīng)、沉淀和最后的出水幾個階段。污水走過整個工藝流程作為一個周期，在完成一個周期后再循環(huán)往復(fù)進行污水處理，用以完成進水的水量變化間歇式處理，此工藝特點在于各反應(yīng)階段均在同一反應(yīng)池內(nèi)完成，不再單獨設(shè)立獨立反應(yīng)池。生化反應(yīng)池中設(shè)置攪拌、曝氣裝置以及反應(yīng)后的處理水靜置區(qū)，攪拌和曝氣的結(jié)合相當(dāng)于好氧-厭氧處理。此工藝的高耗能是混合攪拌設(shè)備，其次耗能較高的是為系統(tǒng)提供氧氣的鼓風(fēng)設(shè)備以及潷水器，潷水器是SBR 工藝中最為重要的裝置之一，此裝置用于將處理后的澄清水在不攪動池底沉淀的情況下排除，保證出水的水質(zhì)符合要求。

（五）提高污水處理廠在自動化方面的水平

自動化水平會根據(jù)污水處理效果的情況，對其處理進行優(yōu)化，以實現(xiàn)污水處理質(zhì)量的最大化提升。因此。隨著污水處理廠規(guī)模的不斷擴大，污水處理廠在運行管理方面面臨著巨大的壓力，提高自動化程度，是提高污水處理保證的基礎(chǔ)性同時，在一定程度上降低了工作人員的勞動強度，以此保證污水處理廠在經(jīng)濟效益最大化以及環(huán)保節(jié)能的基礎(chǔ)上提高污水處理效率以及污水處理質(zhì)量。此外，現(xiàn)階段我國大部分污水處理廠已開始全面推廣在線監(jiān)測污水出水的技術(shù)，將出水有關(guān)數(shù)據(jù)通過傳輸?shù)姆绞较颦h(huán)保管理部門進行提供，減少了環(huán)保管理部門抽查工作量的同時，可以對一些要求不符的污水進行進一步處理，以便工作人員利用有關(guān)系統(tǒng)完成后續(xù)的排放工作以及管理工作，以保證排出的污水滿足我國污水排放的標(biāo)準(zhǔn)。

（六）污泥處理環(huán)節(jié)的節(jié)能降耗措施

污水處理廠中進行污泥處理的環(huán)節(jié)也非常重要。進行污泥處理的步驟比較多，由于污泥中的污染物比較多，目前沒有足夠理想的方法進行處理。在進行污泥處理的過程中，需要尋求一種方法，可以對污泥中的資源進行回收利用，從而達到污泥處理環(huán)節(jié)節(jié)能降耗的目的。在進行污泥處理的過程中可以分為三個部分，分別為污泥的脫水、穩(wěn)定和濃縮。在污泥脫水中主要使用機械脫水以及自然脫水兩種方法。其中，使用最多的為機械脫水，機械脫水中消耗的能源為電能，使用離心脫水的方法消耗的電能較少，但是沒有辦法達到較好的預(yù)處理污泥的效果，還很容易發(fā)生機械磨損的情況。因此，需要找到更好的脫水技術(shù)，在保證污泥處理效果的情況下降低能源消耗。污泥的穩(wěn)定可以分為三個環(huán)節(jié)，分別為厭氧、好氧、堆肥。有些污水處理廠不對污泥實行穩(wěn)定處理，直接對污泥進行脫水。一般來說，在厭氧環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的沼氣可以為在穩(wěn)定過程中使用的能量提供補充。污泥的濃縮過程中一般使用單純氣浮技術(shù)，而使用生物氣浮技術(shù)進行替代，有利于提高濃縮的效率，還可以達到減少能源消耗的目的。

（七）厭氧好氧工藝（AO）

AO 法是一種生化污水處理法，通常用于大型或中型規(guī)模的污水處理廠的生活污水處理，它是一種將好氧和缺氧相結(jié)合的處理工藝，經(jīng)此法處理后的生活污水其大部分的有機物及氨氮等物質(zhì)可被去除，缺氧池布置在工藝系統(tǒng)首段，污水進入在厭氧菌作用下，其中的碳水化合物、淀粉等大分子懸浮物被降解為可溶性的小分子，同時將脂肪轉(zhuǎn)化為氨氣或NH4+。被處理后的污水隨后進入好氧池，在好氧菌作用下氧化其中的氨為NO3-，借助污泥回流在缺氧環(huán)境中發(fā)證反硝化反應(yīng)最終生成氮氣。通過對工藝的分析其主要耗能處是工藝中使用的潛污泵以及在好氧池中使用了用于充氮氣的風(fēng)機，還有反沖洗泵和污泥的提氣設(shè)備。

（八）污水凈化的方法

污水處理回收使用的關(guān)鍵方法有以下兩種：1.分散式。該方法通常運用于一個或是多個生產(chǎn)裝置中來實現(xiàn)對水資源的二次回收，而不用再設(shè)立其他污水排放口，因此通過此種方式回收污水十分便利。而且不論是大型或小型企業(yè)，均可安裝此種污水處理裝置，不僅節(jié)省了大量的空間，而且實際實施起來也較為方便。伴隨著國內(nèi)工業(yè)的進步，人們在工業(yè)污水處理方面的需求也隨之直線提升。通過運用該種裝置，能夠在企業(yè)內(nèi)部就處理好其生產(chǎn)過程中形成的污水，這也使得污水的處理效率得到了有效的提升。2.集中式。通常在污水處理工作中會將一座城市當(dāng)作一個獨立的單位，對該單位的污水實行逐一凈化處理，其后再把這些凈化的水體合理投入二次使用。若是在污水處理過程中采取的處理方式不同，則最終水體的凈化率也會有所不同。

（九）污水提升泵站的節(jié)能降耗

污水提升泵主要承擔(dān)著污水輸送工作，其自身的運行原理決定了能源消耗長期居高不下，而適當(dāng)對污水提升泵進行優(yōu)化，可以在保證污水處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制其實際能耗。從設(shè)備運行原理來看，導(dǎo)致污水提升泵高能耗的主要原因在于電機設(shè)備效率較低，長期使用后容易出現(xiàn)運行控制不良的問題，造成能耗進一步增加。當(dāng)前，污水處理廠可以從三個角度對污水提升泵進行優(yōu)化。一是使用變頻泵替代傳統(tǒng)污水提升泵。變頻泵是對傳統(tǒng)污水提升泵（屬于工頻泵）的優(yōu)化升級，其不僅具備基本的提升功能，還具有自動化變頻調(diào)節(jié)的能力，能夠依據(jù)各個階段的污水實際提升量來調(diào)整頻率。實踐表明，變頻泵的能源消耗低于傳統(tǒng)的污水提升泵，應(yīng)用變頻泵可以節(jié)約12%的能源。

（十）對排放物進行合理的利用

在污水處理廠在處理污水的過程中，會有很多廢棄的殘渣、淤泥及雜質(zhì)，將這些物質(zhì)進行有效處理解決，才能使污水處理達到最優(yōu)的效果。在污水處理的處理時其中往往是雜質(zhì)相對較少，而其中淤泥的含量是比較多的。在進行淤泥處理的過程中，需要污水處理廠結(jié)合自身的發(fā)展水平與國家相關(guān)的法律政策，合理且有針對性地進行處理。在進行污水處理時，不要采取直接向河流、海洋排放的方式，這樣做不利于對大自然的保護，與節(jié)能減排的原則相違背，而是盡量借助機械設(shè)備及藥劑先對污水進行處理，使水質(zhì)可以滿足國家規(guī)定污水處理的相關(guān)要求。

（十一）污水回收利用的策略

其策略主要包括分散式與集中式兩種污水回收利用工程。其中，就分散式工程而言，因為當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的日新月異，污水排放量急劇增長，各種污水工藝處理設(shè)備也在持續(xù)改進與擴建，為此，若是想要盡快提升污水回收利用率，同時有效減輕污水處理廠的運作壓力，就應(yīng)當(dāng)充分重視分散污水回收工程的建設(shè)，并加大在此方面的人力、物力投入。

結(jié)語

城市污水處理廠節(jié)能降耗和項目的設(shè)計、建設(shè)、運行等階段密不可分。在滿足建設(shè)項目環(huán)保功能的要求下，要從項目的設(shè)計建設(shè)、運營管理、成本評價和持續(xù)改造等方面科學(xué)地開展節(jié)能降耗工作。設(shè)計建設(shè)是污水處理廠節(jié)能的基礎(chǔ)，對后期節(jié)能降耗起到關(guān)鍵作用，城市污水處理廠設(shè)計宜加入專項節(jié)能設(shè)計方案。設(shè)計者可以從廠網(wǎng)一體化管理、高程設(shè)計控制、工藝節(jié)能降耗、設(shè)備節(jié)能降耗、資源回用以及清潔能源等方面進行統(tǒng)籌考慮。污水處理廠運營管理宜采用全流程工藝管理模式，從進水管網(wǎng)水質(zhì)分析到各工段污染物去除效率分析與能耗分析，充分利用原水碳源，挖掘生物脫氮除磷潛能，實現(xiàn)最佳的設(shè)備運行，提升各工段處理效果，有效降低能耗和藥劑投加量。