城市污水处理厂节能减排的路径分析

城市污水处理厂节能减排的路径分析

赵宏祥

身份证号 :41022419921028****

摘要：城市发展中，生活和生产会产生大量污水，为减轻环境污染，保证社会效益和环境效益，促进宏观经济发展，必须科学处理污水。污水处理为高耗能产业，具有能源密集特点，需要消耗大量电能、药剂等，导致污水处理厂运行成本较高。节能降耗是生态文明建设的基本要求，而且符合可持续发展要求。

关键词：污水处理技术；节能降耗；污水提升泵；曝气组件

1污水处理厂节能降耗的必要性

国内各大污水处理厂在处理污水时应用的工艺种类和技术水平存在显著差异，在日常运行中会造成不同程度的能源消耗。相关调查显示，部分污水处理厂在处理污水的过程中未进行污泥处理，在此类处理过程中需要耗费0.16～0.29kW·h电能。采用卡鲁塞尔氧化处理方法和赵传义的改良污水处理法均可降低电能消耗，其中前者耗能量为0.21kW·h，后者为0.15kW·h。相关调查显示，当前我国城市污水处理平均耗电水平显著高于发达国家，所用方法属于高耗能、低成效的污水处理方法，平均耗能为0.31kW·h。

另外，在污水处理方面，日均需要处理的污水体积达到1.36亿m³左右，日均耗电需求约为4216万kW·h。相关资料显示，在污水处理过程中，为保证污水处理后达到二级排放标准，需要投入生产成本0.5元/m²，需要投入经营成本约0.3元/m²，即该级别污水处理厂日均生产成本为6000万元左右，日均投入经营成本3400万元左右。该类污水处理厂运行经营成本约为137亿元/年，生产成本约为230亿元/年。分析宏观统计数据可见其运行费用呈现增高趋势。此种高消耗模式不符合生态文明建设要求，必须积极促进节能降耗，通过工艺技术升级等降低能耗，提高生产效能。

2污水处理厂节能降耗的可行性措施

2.1曝气组件优化

统计数据显示，曝气机消耗是污水处理过程中最大耗电部分，曝气机耗费电能占比超过50%，为促进污水处理节能降耗，必须进行曝气机改造，优化设备。在优化曝气组件时，重点进行三个部分改造。

首先，分析变频器运行情况，基于交流电动机转速原理实施组件优化。通过优化，科学控制风机流量，优化风机使用性能。进行风机工况分析和设计优化调整时，工况全压描述为P1，设计标准压力描述为P2，当地大气压描述为B，未修正时设计温度描述为T1，工况介质温度描述为T2。假设污水处理厂处于海拔0m地区，空气温度为20℃，大气压为760mmHg，则风机全压计算方法为

其次，改善曝气内部组件，控制系统采用溶解氧自动控制系统，利用先进技术手段根据处理过程中的实际情况调节溶解氧浓度。在污水处理环节，对溶解氧浓度进行动态监控，及时识别和预警异常数据，避免发生设备故障从而降低污水处理质量。基于上述背景，通过应用溶解氧自动控制系统，可对溶解氧浓度进行科学控制，同时联合进行人工操作管理，有效缩小误差，合理降低能耗。

最后，针对曝气系统进行全面改造，促进曝气设备精准控制，以降低能耗。结合污水处理厂经济效益优化曝气设计。在优化设计中，第一环节曝气率优化到了35%，第二环节曝气率优化到了30%，第三环节曝气率优化到了25%，优化曝气设备整体应用功效，实现了节能降耗。

2.2污水提升泵站优化

污水提升泵在污水处理厂运行中也是能耗较大的设备。该设备能耗中，主要为自身能耗，需改进设计污水提升泵，在符合水质控制的基础上降低设备能耗。提升泵的核心能耗结构是电机部分，电机工作效率较低、控制不良是造成高能耗的主要原因，降耗是处理重点。污水提升泵降耗处理技术方法如下。

（1）改变传统提升泵运行模式，使用变频泵设备作为污水提升泵，改善提升泵总体效能。研究显示，改用变频泵可降耗12%左右。

（2）使用变频泵替代工频泵，对泵机进行调速改良，确保泵机能够基于实际工作需要对自身的参数进行动态调整。

（3）实施多级动态液位控制，作业过程中，控制转速及台数，以此为基础促使定速泵在平均流量状态下工作。大型水流波动发生时，对运转台数进行针对性科学增减，调节提升泵的运行速度，在满足处理需要的同时减少非必要消耗。

（4）降低水泵检修成本，通过积极养护减少设备耗损，重点进行水泵部件润滑处理等，减少能耗。为促进节能降耗，重点提高泵运行效率，执行规范操作和提高运行管理质量，科学设置泵机设备参数。污水处理中，作业流量存在动态变化，应依据生产实际科学优化系统，设置科学的运行参数，优化设备运行条件，通过效率提升促进节能降耗。

2.3污泥处理环节优化

污泥处理是污水处理过程中的重要环节之一。污泥处理需要通过复杂的步骤。污泥中含有大量种类复杂的污染物，当前技术水平下污染物的处理难度较高。污泥处理中，要通过技术手段回收利用污泥中有价值的资源，通过提高产出而相对降低能耗。污泥处理包括三个核心环节。

首先，污泥脱水环节。脱水作业中，分为自然脱水和机械脱水。机械脱水是应用率较高的脱水模式，需要消耗大量电能。在现代污水处理中，可进行离心脱水作业，此种作业方法能有效降低耗电量，然而污泥预处理质量较差。此外，机械磨损风险较高，因此需要改进脱水技术，提高污泥处理质量，促进降耗。其次，稳定环节。在污泥稳定环节，需要进行厌氧处理、好氧处理和堆肥处理。部分污水处理厂未稳定处理污泥，直接进入脱水环节。厌氧过程中产生的沼气通常可作为稳定处理能量供应。

最后，浓缩环节。在此环节，通常采用单纯气浮技术，而采用生物气浮技术替代单纯气浮技术可显著提高浓缩效率，能耗较低。回收处理污泥时，挥发性有机物在污泥中具有较高的含量，厌氧处理可消化消减污泥，在此过程中沼气产量约为680t。在杂质回收利用过程中，磷酸电池壳可提供大量能源。污泥回收利用的核心处理方法为厌氧消化后生成沼气，利用部分污泥的可燃性特点，将其作为燃料回收热能，然后堆肥处理燃烧后的污泥。

2.4污水处理环节的节能降耗措施

污水生化处理、预处理环节在污水处理过程中耗能较高。以污水的预处理环节为例，格栅、沉砂池是主要耗能区域。对污泥进行生化处理时，曝气系统的使用是耗能较高的核心原因。除了在曝气系统上节能降耗，还应对污水预处理环节进行节能降耗。沉砂池中应用曝气设备较易耗费能源，因此在设计沉砂池时，可通过平流式设计、旋流式设计实现节能降耗。进行污水处理时，格栅的应用可促进后续作业环节设备能耗降低，科学建设并规范使用格栅，这有利于节能降耗。格栅可设置在污水处理前段、污水渠道进口处、泵房集水井区域。通过设置格栅，能有效拦截大型漂浮物，预防堵塞，保证污水处理设备良好运行。

3结束语

综上所述，节能降耗对于污水处理厂优质运营具有重要意义。当前污水处理厂能耗较大，通过优化污水处理环节、污泥处理环节、曝气组件设备、提升泵系统，可显著提升工作效能，促进能耗降低。在此过程中，应科学设置设备参数，合理搭建污水处理系统，从而为污水处理效果的改善奠定基础，提高污水处理厂节能降耗水平。

参考文献

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