污水处理厂减排效率的统计评价及影响因素分析

污水处理厂减排效率的统计评价及影响因素分析

徐丽娜 刘建忠

寿光清源水务有限公司 山东潍坊 262700

摘要：在我国快速发展的过程中，人们对于水的需求在不断地加大，对于污水的处理更加重视。污染物减排和能源消耗成为衡量污水处理厂环境绩效的重要维度，提升污水处理厂的可持续性需要提高单位能耗的污染物减排效果，即污染物减排效率。采用数据包络分析方法，利用我国5157座污水处理厂2007年至2017年的长历时运行数据，以电耗作为投入，以化学需氧量(COD)、悬浮颗粒物(SS)、氨氮(NH3－N)和总磷(TP)等污染物指标的去除率作为产出，分析我国污水处理厂污染物减排效率的动态变化特征及其影响因素。结果表明，2007年至2017年我国污水处理厂的吨水处理电耗均值处于0．33kW·h和0．46kW·h之间，COD、SS、NH3－N和TP的去除率持续上升。污水处理厂减排效率的均值在34．0%到40．0%之间，2007年至2013年减排效率呈现上升趋势，2013年至2017年有所下降。从处理规模看，污水处理厂的减排效率总体上与处理规模呈正相关，2007年至2017年之间不同规模污水处理厂减排效率的差距在不断缩小；从处理工艺看，SBＲ及其改良工艺、氧化沟和A2/O工艺的减排效率相对较高，MBＲ工艺的减排效率相对较低；从经济地理区域看，珠三角、中部和西南区域污水处理厂的减排效率相对较高，西北区域相对较低；从进水污染物浓度看，进水COD浓度与减排效率呈倒U型曲线关系；从影响因素的交互作用看，处理规模、处理工艺、经济地理区域、进水COD浓度等4个因素之间的交互作用对减排效率具有显著影响。可以通过提升污水处理厂运营管理水平、推动大型污水处理厂技术革新、新建污水处理厂的工艺选择综合考虑减排效率影响因素、加强排水管网系统的规划设计和运行维护等方法，提升我国整个污水处理行业的减排效率。

关键词：污水处理厂；减排效率；电耗

引言

当前随着我国社会主义市场经济的发展，使得现阶段我国城市化建设进程加快，城市大规模建设致使相应污染物的排放量在不断增加，造成了一系列水污染问题。相关部门及企业单位需要加大资金的实际投入，对污水处理厂的水质处理技术进行控制。当前社会的发展，人们的物质生活水平在不断提升，对于环保问题也有了更新的要求，特别是对饮水质量的关注度在不断提高。污水处理厂在进行污水处理时需要消耗大量的能量，这会导致污水处理的成本不断提升，使得污水处理厂的发展受到限制。

1影响因素

1.1污水处理厂的能源消耗整体较高

在据相关统计数据，在污水处理厂的整体运行费用中，能耗费用占了总运行费用的43.5%，因此我国污水处理厂是一个能源消耗整体比较大的行业和产业。近年来，随着世界能源危机的加剧，能源价格节节攀升，一些污水处理厂因为自身能耗较高，使得全厂运行费用节节升高，造成利润无法填补成本的情况，从而影响了污水处理厂的持续工作和发展。

1.2污水处理的过程过于简单化

现阶段的污水处理厂虽然自身具备相应的污水处理工艺，也有完善的设备作为依靠，但是在污水处理环节中产生的污泥仍旧随意排放。当前我国仅有部分的污水处理厂会对污泥进行处理，也采取了相应的无害化及资源化的处理，其余大多数污水处理厂在具体工作中都尚未达成污泥安全及合理化处理，这对环境造成了极大的污染。

1.3多因素的交互作用

以往开展处理规模、处理工艺、经济地理区域和进水污染物浓度等因素交互作用对污水处理厂减排效率影响的研究较少。经济地理区域、处理规模、处理工艺、进水COD浓度等4个因素之间的交互作用对污水处理厂减排效率具有显著影响，这恰恰表明了减排效率是多种影响因素共同作用的结果。

2污水处理行业减排效率提升路径

2.1水泵节能运行分析

污水处理厂的进水量通常会随着季节和时间而产生变化，尤其是我们国家很多城市都在使用的合流制管网，具有较大的径流变化系数，从而使得水泵的效率降低。一些工作时间较长的污水处理厂，所使用的较为老式的水泵更是加大了污水处理厂的能源消耗。对于这种情况，应该在污水处理厂的日常工作当中按照污水的具体情况来提升泵的大小从而进行泵梯级的搭配，使得泵的出水量能够更加的接近于来水量。把泵安置在高水位从而使得其在正常水位当中能够正常的运行。每日的傍晚进水量是最大的，所以可以对水泵使用变频调速功能，使得水泵在井中到达高水位时才会启动，从而保证在水泵进行运行的时候，能够有效的避免电机的反复启动。另外，应该更换具有节能功能的高效电机，通过较小的功率就能够实现较高的输水量，进而达到节能减排的目的。

2.2改进污水处理设备

目前城市生产生活中产生的污水需要通过相应的设备来进行处理，当前污水处理设备中最大的问题就是较大的电能消耗。通过相关数据统计分析，现阶段污水处理过程中所有的成本费用中，设备的耗电费用占据了总成本的一半。所以需要控制设备处理中的电能消耗，才能更好提升污水处理的节能作用。首先需要更新高耗电量的电机，选用更为高效节能的电机。目前曝气系统中的电能消耗量较大，所以可以选用鼓风机电机，通过处理池的液位来控制鼓风机的工作频率，从而实现的供氧量的补充，不仅能够提升设备的运行效能，还能进一步减少机械能量的消耗。此外还需要通过科学手段对设备进行保养，降低设备维修费用，减少配件生产的成本，从而达到节能减排、保护环境的目的。所以当前污水处理厂需要从曝气设备为突破口，选取高校变频电机，调整原有的运行方式，实现设备的性能保养，获取最佳的节能减排效果。

2.3在工艺优选中实现节能减排

污水处理工艺设备对投资和运行成本具有初始性和长期性的重要影响，也决定了能耗和排放量的水平。因此，在污水处理厂建设过程中，要积极选择技术先进、运行成本高、处理效率高、排放物较低、操作和维修简便的工艺设备。例如：一级处理设备具有能耗低、投资少、管理简单等优点，选用一级处理设备要注意去除有机物，选用中和的方法，通过强化分离、沉降、絮凝等工序，提高格栅、沉砂池的效率，从而降低二级处理的运行负荷与成本，达到强化一级处理的效果，最终实现系统节能的目标。二级处理设备，则可以选用深井曝气式的活性污泥法系统实现节省土地的目的，采用厌氧技术来减少产生污泥的整体体积和降低污泥后续处理费用，采用生物膜处理法进行维护管理，采用A2/O工艺来对污水进行处理，从而实现整体的节能和减排目标。

结语

(1)我国大部分污水处理厂的减排效率与构建的生产前沿面的距离较大。减排效率在2007年至2013年呈现上升趋势，2013年至2017年有所下降。(2)从处理规模看，污水处理厂减排效率均值总体上与平均日处理规模呈正相关。2007年至2017年，小型污水处理厂的减排效率缓慢上升，大型污水处理厂的减排效率略有下降，不同规模污水处理厂减排效率的差距在不断缩小。(3)从处理工艺看，SBＲ及其改良工艺、氧化沟和A2/O工艺的减排效率相对较高，MBＲ工艺的减排效率相对较低。2007年至2017年，不同处理工艺污水处理厂的减排效率呈波动下降趋势。(4)从进水污染物浓度看，进水COD浓度与污水处理厂减排效率呈倒U型曲线关系，COD浓度在150～250mg/L时，污水处理厂的平均减排效率最高。(6)从影响因素的交互作用看，经济地理区域、处理规模、处理工艺、进水COD浓度等4个因素之间的交互作用对污水处理厂减排效率具有显著影响。

参考文献

［1］石教娟．基于节能减排的污水处理厂绩效评估体系的研究［D］．广州:暨南大学，2013．

［2］宋国君，韩冬梅．中国城市生活污水管理绩效评估研究［J］．中国软科学，2012(8):75－83．