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城市污水厂节能降耗措施初探

北极星环保网来源:净水技术 Jessica2017/8/28 10:44:47我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 污泥脱水 污水厂

北极星环保网讯:近几年,城镇污水产生量大幅增加,污水处理量也不断增加,污水处理属于能耗密集型行业,因此其能耗问题不容小视。该文针对国内目前城市污水处理能耗水平较高问题,对污水厂各处理单元节能降耗优化运行方法进行了初步探讨。

污水处理

关键词:污水处理厂,能耗,节能降耗,优化运行

随着国家经济建设的不断发展,许多国家相继出现了环境污染严重等问题。多数国家水域水质下降严重,水中生物数量减少,多数物种消亡,人类健康饱受威胁,因而各国都意识到污水处理及加大污水处理设施建设的必要性。据统计:截止到2012年3月底,我国已有3340座城市、县污水处理厂正常投入运行,总设计处理能力已达到1.43亿m3/d[1]。

但是由于城镇污水产生量仍不断增加,污水处理厂的建设数量越来越多,污水处理率也越来越高。但是污水处理属能耗密集型行业,过高的能耗严重阻碍了我国城镇污水处理厂的建设和管理,加剧了我国面临的能源危机,致使许多中、小型污水处理厂难以正常运行。因此在能源供应不足的情况下,积极寻求能量优化策略、降低能耗是污水处理厂未来发展的必由之路。

1城镇污水处理厂能耗组成

城镇污水处理厂的能量是推动各生物反应池及污水处理厂正常运转的必要条件,其能量消耗大体可以分为两类:直接能耗和间接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝气系统、机械搅拌、污泥回流泵,污泥脱水等的电耗以及污泥消化投加的热能等;间接能耗包括絮凝剂、外加碳源、氯气、活性炭等一系列外加耗材生产过程所需的能量。

目前我国典型的二级城镇污水处理厂产生能耗中,污水提升能耗占总能耗的10%~20%,污水生物处理能耗(主要用于曝气供氧)占总能耗的50%~70%,污泥处理占总能耗的10%~25%,三者能耗之和占直接总能耗的70%以上。

2污水厂各处理单元节能降耗优化运行方法探讨

针对污水处理厂能耗组成情况,本文探讨的处理单元主要为污水提升泵房,生化处理单元及污泥脱水处置。

2.1提升泵房单元节能优化技术探讨

污水提升单元节能优化运行主要是针对污水提升泵怎样进行耗电量的节约。污水提升泵的节能应首先从设计过程着手,考虑进行节能设计,根据管道系统的特性曲线正确科学的选择水泵,让水泵保证在其高效段工作,合理利用地形,减少污水的提升高度来降低水泵轴功率。

其次水泵配套电机的选择也非常重要,选择与水泵负荷相匹配的电机可使电机保持高效运转,高效率电机虽然价格比标准电机价格高15%~25%,但其运行维护费用低,机投入运行后,该部分投资可以很快回收[2]。因此,在新建污水处理厂设计或升级改造工程中,可优先选用高效电机。

2.2生化处理单元节能优化技术探讨

目前我国生化处理单元采用的技术仍然是以A2/O脱氮除磷工艺、氧化沟及SBR(序批式活性污泥法)三大工艺为主[3]。从处理单元节能降耗角度主要涉及到三个方面:曝气系统(主要)、回流系统以及药剂投加系统。

A2/O脱氮除磷工艺,SBR工艺基本上都是采用微孔曝气,氧化沟工艺多采用转刷曝气器、倒伞式曝气器等进行机械曝气。

微孔曝气系统所需空气量由风机提供,罗茨鼓风机和TURPO风机机是当前污水处理厂中常用的鼓风机。罗茨风机一般通过变频器来实现节能,一般为中小型污水处理厂所采用,并且运行时必须采取相应的隔音措施。而TURPO风机则利用其配套的MCP控制开关柜,通过在线监测实时数据,结合进水流量情况进行风机导叶开度及开启台数的控制,对曝气量进行控制,避免风量浪费导致能耗过高。

另外微孔曝气的曝气装置也是其重要组成部分,该装置材料的选择可提高氧气利用率,例如近年来被我国污水处理厂广泛采用的橡胶膜片式微孔曝气器扩散出的微小气泡直径为1.5~3.0mm,具有较高的氧利用率和动力效率,逐步淘汰了陶粒、刚玉和粗瓷等材料制成的曝气装置。

机械曝气可分为转刷(碟)和倒伞式曝气器两种[4],对于倒伞式曝气器由于安装的设备数量较少,因此一般是通过给其中1~2台设备安装变频器来实现变负荷的节能运行。对于深沟式氧化沟采用转刷(碟)曝气时,会相应配套推进器作为混合推流主要设备,推流设备一般耗能较低,因此水下推流设备不进行控制保持常开,对转刷(碟)则采用时序控制方式进行控制,通过控制开启台数及空间布置位置的调整,以适应污水进水负荷的变化,从而实现节能优化运行。

对于A2/O、氧化沟及SBR工艺,曝气量的控制将决定着整个系统对于污水的处理效果和污水处理厂的能耗水平。曝气量小会直接影响出水水质,曝气量大则会造成大量能耗,同时大量气体会打碎污泥絮体影响出水水质。目前大部分污水处理厂运行时只有当出水水质超标时才会改变曝气量,只要出水水质达到排放标准就维持曝气量恒定。

当污水厂进水负荷变化时,出水指标就会产生较大波动。而且,当进水负荷偏低时,会造成大量气量浪费,所以按需曝气并将逐渐成为主要发展方向。

延伸阅读:

我国城镇污水处理厂节能降耗研究现状及发展趋势

中小型污水处理厂运营节能降耗途径的研究

污水厂降成本 节能降耗如何进行(附问题探讨答疑)

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