谈城市污水处理厂的节能降耗

摘要：我国经济实力的提升，各个企业均在发展且逐步的扩大生产规模，城市的发展也在不断加快，人口逐渐增长，各种因素使得城市污水的排放量逐渐增加，城市的水域，包括河流、湖泊等均受到了严重的污染。城市的管理机构对于污水治理方面十分重视，城市的污水处理厂也在不断的建设中，其对于城市污水的治理有着极为重要的作用。污水的处理过程需要消耗大量的能源，该情况也使得污水处理运营的成本较高，且现阶段许多污水处理技术所需要的资金量较大，污水处理厂的高能耗运行会使得能源问题更加严重，而现代能源消耗问题已经成为了人们关注的热点话题，因此需要不断改进技术，引进新型的管理方式等，从各个方面进行节能减排，对该类话题进行深入的研究与研讨是十分有必要的。

关键词：污水处理厂；节能降耗；措施

中图分类号：U664 文献标识码： A

引言

当前国内城市污水治理厂的发展有目共瞩，污水处理厂从水资源治理与环境保护的双重角度提高了城市污水治理的稳定性与高效性，无论是生态效益还是社会效益都收效甚广。然而，当前污水治理厂在节能运行和技术管理中存在的问题也是不容忽视的，水资源的循环利用、绿地灌溉技术的推广、水资源治理科技平台的搭建等都是当前污水治理厂在建设与运行过程中需要体现的重要方面。在人类生存与发展的过程中，水资源的重要性不可替代，关于水资源的处理直接关系着社会稳定与经济发展问题，是社会文明与进步的有效象征。从这个角度分析，关于污水治理厂的建设和运行势必将影响到城乡社会经济的持续有效发展。

一、污水处理厂节能减排的必要性

随着经济发展的不断深入，人们对生态环境保护的认识不断提升，国家已经开始将城市污水处理作为环境整治的重要内容，污水处理是一种高能耗的产业，污水处理厂的节能降耗可以有效降低水资源处理过程中产生的功率浪费，降低污水处理成本。当前污水处理厂在处理城市污水的过程中，能源功率消耗非常大，污水运行费用较高，整体处理效果非常不理想。这种高消耗、高成本的污水处理过程直接加重了污水处理厂的经济负担，大大降低了污水处理的质量和成效。因此，污水处理厂必须加强节能降耗建设，污水处理厂要以可持续发展为原则，在保证节约、清洁、安全的基础上，进行优化管理、节约能耗、降低成本，从本质上实现节能降耗，推动资源节约型社会的进程，实现社会的可持续发展。

二、污水处理厂的能耗分析

1、电能消耗

随着我国污水处理事业的不断发展，污水处理厂运行过程中所消耗的电能也在逐年增长。目前，电能消耗按地理位置和工艺选择的不同而不同，平均大约在0.30kW・h/m3左右。污水的提升系统、污泥处理系统和二级生化处理供氧系统是污水处理过程中耗费电能最多的部分，占总工艺耗电量的90%以上。其中二级生化处理系统的电能消耗主要集中在搅拌器、鼓风机和内外回流泵上，鼓风机占二级生化处理系统总耗电量的75%，大约占污水处理厂运行总耗电量的50%，是全厂耗电量最大的系统。因此，二级生化处理系统节能降耗的重点在于降低鼓风机的能耗。

2、药剂消耗

污水处理厂在处理污水过程中所使用的药剂主要是絮凝剂，用于污泥脱水。目前，大多污水处理厂所使用的絮凝剂都是人工合成的。絮凝剂不够的话，污泥含水率降不下来，增加剩余污泥处理难度。而大量的絮凝剂的消耗则会增加污水的处理成本。此外，絮凝剂中含有难以降解的毒性，二次填埋后再一次进入环境，将造成二次污染。

3、自来水消耗

目前，大部分污水处理厂都未建立中水回用处理系统，处理后的污水直接排放到纳污水体。在污水处理厂运行过程中会用大量的自来水来冲洗厂内污泥脱水车间、配药、风机冷却以及绿化办公等。因此，我国大部分污水处理厂耗用的自来水量都很大，不但增加了污水处理成本，同时也浪费了很多的水资源。

三、污水处理厂节能降耗措施

1、工艺方面

不同地区的污水处理厂在设计时，需要考虑到其所在地区的客观条件，包括气候情况、地形、电费价格、征地费用、原水水质、水质达标要求、污泥处置状况等，并结合预设的建设规模，及工艺特点等，选择技术合理，经济性良好，管理较为方便，运行可靠，且能源消耗较低的处理工艺，使得水质处理效果得到提升，且有效的降低能源的消耗。

2、设计方面

（1）污泥处理系统设计

污泥处理系统由两个环节组成，即污泥的脱水及污泥的稳定。污泥脱水中使用的设备包括板框压滤机、真空过滤器、带式压滤机、离心机等，各个设备的运行性质优缺点均有较大的区别。真空过滤器和板框压滤机在运行时需要添加铁盐、石灰、铝盐等无机混凝剂。带式压滤机和离心机则需要使用有机高分子絮凝剂。另外，板框压滤机的工作是间歇性的，不连续，操作较为简便，泥饼量较少，但是其缺陷在于生产效率有限。真空过滤机的优点在于运行较为稳定，性能可靠，脱水泥饼性状较为良好，管理方面十分便利，但是其缺陷在于电能的消耗量大。离心机可以处理脱水难度较大的污泥，不会产生臭气，由于其转速较高，设备容易出现磨损老化现象。带式压滤机的生产效率较高，运行较为稳定，能够实现连续运转，且电能的消耗量较小。在脱水设备的应用方面，应根据污泥污水处理厂的及时工艺，生产规模等，合理应用，达到节能的目标。

（2）进水提升泵设计

污水提升泵预是处理系统中较为关键的环节，其能够提高污水的水位，使得污水能够在重力的作用下通过后续的改革设施，属于污水厂能耗的重要方面。在设计提升泵时需要结合有坡度的地形，设定合理的进水管底标高，并很据污水处理厂内的处理设施的高程布置，准确的计算出水头的损失，降低水泵的扬程。如果是污水处理厂已经进入了运行阶段，则需要在管理方面进行节能，降低提升泵扬程，具体内容如下：首先，初沉池及二沉池，可以选择平流式，而曝气池可以选择廊道式的推流式。如果环境较为有利，可以采用串联的方式把初沉池、曝气池及二沉池全棉布连接起来，无需使用配水井，有效减少水头的损失；其次，在总体平面布置方面，流线需要较为清晰，布置合理，紧凑，减少各个设施之间的距离，降低设备在输送方面的消耗。连接管路应较短，且是直线，如果弯管较多，连接管较长，则容易出现各个设施之间出现跌的情况，造成水头损失；最后，传统的非淹没堰需要改造为淹没堰，能够有效的减少落差。

3、关键设备节能选型

关键设备的选择会对污水处理厂的能耗产生重要影响。首先是做好泵的选择。泵的选择和运行会对污水处理厂的能耗产生直接影响，而泵的能耗影响因子则主要是参考泵的流速和流量，通常情况下要满足所选择的泵的规格能够实现峰值流量以及后期水量增长的需求，因此，一般使用大小泵或变频与定速泵组合的方式来实现节能降耗目标。其次是控制系统。选择合理的远程控制系统可以缩短反馈周期，为采取相关调整措施提供参数依据。再次是电机的选择。据测算，95%的污水处理厂输送和处理系统的电耗是用在了提升泵和曝气系统。因此，选择与荷载相匹配的电机，做好电机的日常维护可以有效提供电机的运行能效。

4、运行方面

（1）调节提升泵

污水处理厂在日常运行时，可以很据污水提升泵的规格合理选择泵梯级，保障泵站的出水量实际来水量基本保持一致，提升泵则可以在高水位的状态下启动，运行效率更高。根据城市人口的生活习惯，一般在每天三餐前后的时间段内进水量出现小高峰，可以利用变频调速技术，井中的水位上升至最高位时启动水泵，在保障水泵运行效率的同时，也防止电机频繁启停，给设备带来的伤害，延长电机的使用寿命，使之利用率更高。如果电机受到损坏，可以结合投资资金情况及运行开支，将其更换为效率高且较为节能的电机，其在较小的功率档位即可以实现较大的输水量，实现节能的目标。通过调节流量达到节能的措施，一般的方式有两种，一种是机构调解，另外一种则是运行方式调节。其中机构调节是指如果水量的变化较大，适时开启或者关闭出水闸，其带来的影响是水头损失的增加，但是由于N-Q曲线呈现上升趋势，得到一定的节能的效果。运行方式调节是指合理使用不同数量的提升泵，减少运行时间，实现节能。但是如果属于大型水泵，其在启动时电流较大，需要减少启动的频率。

（2）合理利用电力公司电价政策节能

（3）污泥的处理节能

在对污泥进行浓缩时，需要在其中添加一定量的絮凝剂，其用量直接影响到污泥脱水泥饼的质量。如果药剂添加量不足，絮凝效果不理想，泥饼中的水较多，体积较大，在运输时需要更多的设备，运输费用会提高；如果絮凝剂投加量较多，会造成压滤机运行不稳定，出现异常情况，需要对其进行相应的措施，管理成本增加。因此需要准确把握絮凝剂投加量，在保障污泥处理效果的前提下，减少药剂的使用，降低消耗。

5、节能降耗技术改造

对现有设备及时改造可以有效降低能耗。首先是对提升泵的变频改造。很多污水处理厂在对污水提升泵的选型设计时往往考虑的是最大扬程、最大流量等不利因素情形下的水泵参数，这样容易导致选择的水泵扬程偏高，运行时有多处于低扬程、大流量、低效区的情绪，造成了能耗的极大浪费。因此，要及时对提升泵的变频电机的改造，根据集水池中的水位变化特点，对其污水泵进行变频节能改造。其次改造倒伞曝气机。曝气机的动力效率主要体现在主机及叶轮这两大关键部件上，叶轮作为倒伞曝气机的主要做功部件，其结构是否合理将会对整个曝气机的动力效率产生较大影响，因此，可以将立式倒伞曝气机中的倒伞由原先的螺旋式改造成翘片式，原先的螺旋式锥齿轮改造成直齿轮的构造器件。当然，随着近年来国家对排水标准的要求越来越高，要做好污水处理过程中产生的剩余污泥中释放出的磷，可以选择增设快速浓缩池等措施，使得污泥浓度在进入脱水机前就得到提高，进而实现脱水效率的成倍提升。

6、建立激励机制

任何工艺流程和运行模式都离不开人这个主要生产要素，人是生产过程中的主要因素，所以在污水处理程序中，不论应用多好的运行模式，无论其工艺控制有多高的水平，但如果没有一线工人的细心操作，那么提高污水处理效率和质量则是空谈。所以需要充分的发挥一线工人的主观能动性，调动起员工的工作积极性和主动性，从而确保污水处理运行的优质、高效。这就需要制定科学合理的激励机制，如再制定科学的能耗考核指标、药剂考核指标、水量水质关联考核指标、总费用控制指标，全员参与，职责明细，节约分成奖励，超标适量处罚。在这些科学合理的激励制度下，可以有效的调动起员工的工作热情，使员工的收益提高，使其价值得以充分的体现出来，利用经济杠杆的作用，使员工时刻牢记节能降耗，从而在工作中慢慢养成习惯，为企业经济效益的实现奠定良好的基础，而且个人收益也得以增加，可谓实现了双赢的局面。

7、加大污水治理的资金投入

加大污水治理的资金投入、扩大污水治理厂的建设规模是当前保障污水治理厂建设与运行效率的最主要措施.在资金投入的有力支撑下，污水治理厂的规模扩展满足了当前社会经济发展与城市化进程的发展需要，是实现资源合理配置的有效路径.关于污水治理厂建设与运行规模的合理设计还是提高水资源保护力度的重要举措，只有建立在必要资金和技术基础之上的水资源治理才是高质和高效的.

结束语

污水处理厂的能耗是多方面引起的，其节能降耗应该也需要采取综合性举措，既涉及到相关工艺的改进，也需要选择节能型设备选型。在保证污水处理厂的出水水质达到相关标准的前提下，结合污水处理厂的自身实际情况，最大限度的寻求节能降耗的应对这策，以降低污水处理的成本，实现经济效益、社会效益和环保效益的最大化。