市政污水处理厂节能降耗途径分析

市政污水处理厂节能降耗途径分析

田磊

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摘要：全球变暖导致的自然灾害频发是当今世界关注的主要问题之一,各国纷纷制定了各自的碳中和目标。污水处理行业本应是绿色家族的一员,但如今却是碳排放和耗能大户,其低碳转型迫在眉睫。本文主要对市政污水处理厂节能降耗途径进行分析，详情如下。

关键词：污水处理厂；节能降耗

引言

污水处理厂的耗能环节包括提升系统、曝气系统、污水污泥处理系统、电气系统等，其能量消耗可分为直接能耗和间接能耗两类。直接能耗能客观反映了污水处理厂实际运行过程中的能量消耗，一般是源于电力、煤、天然气等能源，如曝气电机的电耗、污水和污泥提升的电耗、污泥浓缩脱水的电耗、污泥消化消耗的热能、热源泵耗能、厂区照明能耗等；间接耗能主要包括絮凝剂、铝盐等耗材生产所消耗的能量。

1合理确定水泵参数

目前污水提升泵在选型时一般是基于最严重工况，再乘以一个安全系数，会使得水泵功率、扬程大大增加，导致较大的能源浪费。因此，在确定水泵扬程时，建议根据污水处理厂的实际情况开展系统地水力学验算，不宜根据其它项目的设计经验直接估算。为了减小污水提升泵扬程，可从2个方面解决：①选择合适的出水方式。堰口出水方式能很好地适应管道内流量变化，使构筑物水位保持稳定状态，但会加大出口水头损失，增加能量消耗。运用管道淹没出流的方式能减小出口处的水头损失，但不利于构筑物内的水位控制，容易对构筑物的水力负荷产生影响。为了解决上述问题，建议在二沉池前选择淹没出流方式，二沉池选择堰口出水方式，以降低水泵提升高度。②合理布置管道。污水处理管道总体布置应紧凑，合理污水处理厂的地形，尽量减小管道长度和水头损失。此外，条件允许时，可将初沉池、曝气池、二沉池等处理单元合建或集中布置，以降低土建工程量。

2节能降耗管理

①建立统一的能耗评估标准。基于不同水处理工艺、不同设计规模等条件下的污水处理系统能耗评价标准，反映各部分的能耗水平，以便于进行工艺间的对比。②建立节能降耗目标。基于统一的评估标准，深入分析各部分能耗、识别节能潜力等，通过对污水处理厂运营的精准控制，实现节能降耗目标。③定期进行节能降耗分析。参照节能降耗目标，对污水处理厂各工艺段的能耗情况进行分析，确定能耗控制节点，并采取可行性措施优化能耗控制节点。

3碳源投加技术的节能优化

采用实际运行数据线性回归的方式得到的市政污水处理厂碳源投加公式中的参数，其取值更加贴近污水处理厂的实际情况。运行效果表明，这种参数的取值方式要优于依赖设计参数和理论数据的方式。动态分段式的碳源投加，相较目前大部分污水厂单一投加方式来说，是比较先进的投药策略，尤其对于Bandenpho工艺的污水处理厂具有明显的节能降费效果。建立以PLC控制为基础的自动化流程，有助于实现污水处理厂碳源复杂投加策略，并可以保证脱氮工艺的稳定高效运行。

4精确曝气与碳源精准投加系统

目前，污水处理厂安装多种传感器对污水处理过程的重要指标进行监测，但硬件传感器的使用面临多种问题，污水处理系统运行环境及传感器安装环境恶劣，部分仪表运行效果不佳，频繁发生故障；部分关键水质指标受限于技术原因，无法实现在线监测；安装硬件传感器产生的经济成本与维护校正导致的人工成本加重污水处理厂运营负担。在污水处理厂进水水质、水量稳定的前提下，有必要对当前的进水水质、水量与相关工艺参数进行实时监测，应用模型对曝气量和碳源投加量进行精准控制，从而节能降耗并保证出水水质稳定达标。为确保计算的准确性，系统投入使用前需要对参数进行初定和优化。不同污水处理厂的污水处理工艺、进水水质和运行情况不尽相同，即使是同一参数，也存在较大差异。精确曝气模型一般需要优化6个主要参数。一是单位校正系数，单位量纲不同时，可由其进行整体单位调整；二是降解COD好氧系数，在污水处理过程中，完全去除1gCOD需要1gDO，因此其取值一般为1；三是出水COD，根据出水水质确定；四是降解NH3-N好氧系数，1mol的氨氮完全氧化成硝态氮需要4mol的氧原子，因此其为固定值（0.00457）；五是活性污泥呼吸好氧系数，该系数需要通过试验确定；六是氧转移效率，它需要通过后期设备调试确定，并根据实际情况进行调整。精确曝气与碳源精准投加系统是污水处理厂的重要组成部分，做好系统设计，优化模型参数，有助于节能降耗，确保出水水质稳定达标。

5提升泵站的能耗和流量预测模型

污水处理厂提升泵站由多台变频泵组成，所有变频泵并行工作。根据污水处理厂进水流量的需求和变化，其常用运行方式分为选择泵的运行频率和启停组合两种方式。本文以某市污水处理厂提升泵站为研究对象，该泵站共有5台提升泵。污水初步处理步骤为收集污水→去除污水中的大颗粒杂物→提升泵将污水输送至曝气室除砂。约束条件优化提升泵能耗需要考虑两个问题，一个是优化提升泵控制方式的同时需要考虑提升泵流量，确保水池液位满足要求；二是在满足提升泵流量的同时降低能耗。通常情况下，流量泵能耗主要受设备控制方式和水池液位的影响，由于每个阶段提升泵水流量和控制方式均有不同配置，因此可以根据提升泵流量预测模型计算水流量，并使用传感器采集一个时间周期内的提升泵进水量。

6可采取的降耗措施

一是深度挖掘内部碳源，充分利用内碳源，尽量避免额外碳源的投加。内碳源指的是污水中原本具有的碳源，主要包括可生物降解的溶解性有机碳、难生物降解的有机碳、部分非溶解性颗粒和活性污泥中由于微生物破裂或死亡释放的有机基质等；二是优化工艺条件，强化处理工艺。如厌氧氨氧化工艺以氨为电子供体，可节省传统生物脱氮艺艺中所需的碳源，同步借助科技手段实现碳源的精细化投加，在能不投加碳源的情况下避免碳源的投加；三是建议寻找使用性价比更高、综合素质更优的碳源。例如因地制宜地选择食品业的工业废水、垃圾渗滤液或者合成的生物可降解聚合物。为了进一步降低药耗，降低污水处理费用，寻找环境安全性高、低成本的新型可利用碳源成为了迫切需要解决的问题。同时，通过技术的改革，优化、简化污水处理工艺，并借助科技手段对碳源实现精细化投加也将是研究的重点方向。

7污水处理设备选择

首先，是节能和环保功能。污水处理厂是城市发展中一个重要的基础设施，其运行效率和效果直接影响整个城市污水处理系统的正常运转。因此，在选择污水处理设备时，应该综合考虑各种因素。所选用的污水处理设备一定要具备高效、节能和环保的特点，并能保证长时间的运行，从而降低污水处理的成本和减少能源消耗，取得较高经济效益。其次，要延长使用周期。随着我国经济水平不断提高，对能源的需求量越来越大，在这样的背景下，节能减排成为人们关注的焦点。污水处理是一项长期而复杂的工作，需要耗费大量的人力和财力。污水处理设备须经受得住，应延长使用周期，注重选用来自正规厂家耐用性污水处理设备以保证减少维修次数和延长设备更新周期作为污水处理成本控制。再次，要秉承安全至上的原则。设备在运行和使用过程中要确保安全，在购买前应对设备进行安全校验并通过检测出来安全指数，在安全合格情况下，才可引入使用以控制安全事故发生。除此外，所选用的污水处理设备应力求机型一致，以给设备运维人员、管理人员等工作带来了方便，且机型一致利于操作的持续性。最后，是备用性。污水处理设备等电气设备在长期运行过程中不可避免地会发生各类故障问题，在故障检修过程中，需要对污水进行连续处理，因此，需要保留备份性设备并加装备份设备，以保持污水处理系统能够正常运行。

结语

总之，在经济发展水平越来越高的背景下，环保意识得到了提升，污水处理问题开始被公众重视。然而，由于我国水资源分布不均等因素的存在，使得我国大部分地区都不同程度地遭受到水污染的困扰，这给居民生活带来了极大不便。因此，解决这一问题已迫在眉睫。污水处理厂作为城市重要的组成部分，为居民提供了良好的水质保障。污水厂实际治理工作中，设备发生故障一般都是瞬间的事，但是所酿成的事故规模往往较大，且事故的发展有扩大之势，也不容易得到控制。对于污水厂运行来说影响非常大，更有甚者，大范围事故必然会给社会环境带来严重损失。所以，污水厂的设备管理与维修工作是不可忽略的。

参考文献

[1]魏会敏.污水处理厂机电设备的调试及试运行[J].河北水利,2022(05):41-42.

[2]孟萌.现代化污水处理厂设备运行管理与维护分析[J].化工设计通讯,2022,48(03):186-188.