【大数据分析】全国1441座污水处理厂运行能耗影响因素研究

北极星环保网讯:城镇污水处理厂作为污染物集中治理单位，在国家污染物减排战略中占有非常重要的地位。由于中国城市污水产生量巨大, 处理量也在不断增加, 污水处理的能耗不容忽视。迄今为止, 中国对污水处理厂节能方面的研究较薄弱,国外虽然有一些相关研究, 但是受地域条件、工艺规模、自动化操作程度等因素的影响, 不能直接借用国外的研究结果。进行污水处理厂能耗规律的识别及其影响因素的分析是实现污水处理厂节能降耗的重要基础。

本文根据我国污水处理行业数据分析和数据挖掘的特点，应用SPSS软件对不同地区污水处理厂处理工艺、规模、进出水浓度及处理量对能耗影响进行研究。分析数据主要来自住建部要求各地污水处理厂自行上报的信息(2011年)。数据覆盖了2011年运行规模1万m3/d以上的城镇污水处理厂1 441座。在分析前，所有数据都经过数据预处理和筛查,数据可信度较高。由于这些数据属于非抽样的普查数据, 因此数据本身可以代表现阶段我国城镇污水处理厂在处理工艺、进出水状况、处理规模等方面的总体情况。

1我国城镇污水处理厂污水处理规模的现状

据住建部全国城镇污水处理厂信息系统数据统计，全国污水处理厂设计规模和实际处理量统计见表1。处理能力小于4万m3/d规模的污水处理厂共889座，总能力2 075万m3/d，占统计数据总能力的25%;处理能力在4万~10万m3/d规模的污水处理厂共406座，总能力2 869万m3/d，占统计数据总能力的35%;处理能力在10万~40万m3/d规模的污水处理厂共127座，总能力2 499万m3/d，占统计数据总能力的30%;处理能力大于40万m3/d规模的污水处理厂共14座，总能力980万m3/d，占统计数据总能力的10%处理能力小于4万m3/d规模的污水处理厂主要分布于全国县级及以下城市;处理能力在4万~10万m3/d规模的污水处理厂主要分布在全国地级城市;处理能力在10万~40万m3/d规模的污水处理厂主要分布在全国36个大中城市;处理能力在40万m3/d以上规模的特大型污水处理厂主要分布在北京、上海、广州等大型城市。

2处理工艺及规模对能耗影响

全国2011年1万m3/d以上规模污水处理厂单位运行电耗小于0.1 kW˙h/m3的有24座，大于1.0 kW˙h/m3有14座，这些厂数据剔出，实际有1403座厂是有效样本。

全国1万m3/d以上污水处理厂按环评批复的设计排放标准统计, 出水水质执行一级A标准的共177座(占总数的12.3%,总数为1 441座);执行一级B标准的共773座(占总数的53.6%);执行二级标准的共427座(占总数的29.6%);执行三级标准的共6座(占总数的0.4%);三级以外共57座(占总数的4.0%)。

2011年实际的运行情况:批复出水一级A标准的177座实际出水均达一级A;批复出水一级B标准的737座实际出水达一级A 106座,一级B 628座,二级32座,三级7座;批复出水二级标准的427座实际出水达一级A 19座,一级B 88座,二级226座，三级86座,其他8座出水水质在三级以下。

图1是污水处理厂不同工艺与单位水量电耗、单位COD削减电耗、单位耗氧污染物削减电耗的关系，图2是污水处理厂不同处理规模与单位水量电耗、单位COD削减电耗、单位耗氧污染物削减电耗关系，进行频数分析的累计百分比图,即各百分比逐级加和的结果,更容易从全局看出能耗随规模和工艺变化的趋势和规律，频数分析方法是就样本的统计量去推总体的特征，如果所选择的随机样本具有相当的代表性，调查所得数据即可用于总体的特性。