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城镇污水处理厂的能耗分析及节能降耗

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摘要:目前我国城镇污水处理厂的应用技术还存在欠缺,无法达到最理想的节能降耗标准,其能耗大、运营成本高成为阻碍城镇污水处理厂正常发展的主要因素。本文介绍了城镇污水处理厂的能耗现状,从污水处理厂的工艺流程着手,提出了相应的节能降耗措施,为城镇污水处理厂解决能耗问题提供参考和借鉴。

关键词:城镇;污水处理厂;能耗;节能降耗

1城镇污水处理厂的能耗现状

污水处理厂的污水处理原理就是通过一定的技术手段将污水中的污染物和杂质分离出来,获得能够达到一定质量标准的水源。以往的污水处理厂建设只是为了减少污水对于环境的污染,对于处理后的水源质量要求相对较低,但随着我国水资源短缺现状愈发严重,污水处理厂处理后的水源用途逐渐增加,要实现水资源利用效率的提升,进行循环再利用,污水处理技术要不断进步,这在一定程度上加大了污水处理厂的难度,污水处理厂需要消耗更大的能源资源,成本更高。而高能耗的污水处理也是对城镇资源的一种消耗,也会造成一定的污染,因此,城镇污水处理厂只有不断进行技术提升,才能做到节能降耗的同时,实现污水处理的目标。当前常武地区城镇污水处理厂的工艺主要采用A2/O+转盘过滤器+消毒(主体工艺),工艺流程:进水→粗格栅→污水提升泵→细格栅→沉砂池→A2/O生化池→二沉池→转盘滤池→消毒→排入河道。据资料统计上述流程中,二级处理单元耗能最大,大约占整个污水厂总能耗的69%;其次是预处理单元,约占总能耗的21%,污泥处理单元等其他约占总能耗的10%。由此可见,节能潜力最大是预处理与二级处理单元,其次是污泥处理单元。因此节能应从这三个处理单元着手,对其主要设备的运行状态及运行方法进行挖掘,从而实现整个污水处理系统的节能。

2城镇污水处理厂的节能降耗措施

2.1二级处理单元节能降耗措施

二级处理单元能耗主要集中在鼓风机、搅拌器和内外回流泵。城镇污水处理厂在选择鼓风机时,首先要对鼓风机的压力进行严格要求,保证压力的充足。在对曝气池的充痒过程中,鼓风机需要克服管道内的阻力以及曝气池液位高程或堵塞增加的阻力等情况,充足的压力是保证鼓风机正常工作不受阻力影响的前提。而风机的流量也是风机选型的重要依据,如果是在小流量范围内,可选用罗茨鼓风机,这一鼓风机相对低廉,也能达到工作要求;中流量的情况下,多级离心风机性能好,性价比更高;大流量范围内,可选用单及离心风机,其能耗相对较低,成本也比较低廉。

2.2预处理单元节能降耗措施

预处理单元最大的耗能设备是污水提升泵,是该单元节能的关键设备。进水泵约占预处理单元能耗的95%,占据污水处理总能耗的19.5%,可见其能耗之大。要实现水泵运行中的节能降耗目标,可在水泵设计中合理处理,增加节能设计。现阶段,我国水泵的设计扬程值较高,导致设备能耗高,因此,要合理设计水泵扬程,根据地形进行细致的水力学计算确定污水处理系统的总水位差。此外,现在一些城镇的污水处理厂泵房无法对水量进行连续调节,导致泵房能耗高,因此,要对泵房进行改造升级,利用变频调速技术来控制水量的连续调节,提升泵房与其他设备的协调合作,提高污水处理运行效率。

2.3污泥处理单元节能降耗措施

目前,城镇污水处理厂中对于污泥处理技术应用较多,而这些技术过程又需要消耗大量的电能,而在整个污泥处理技术环节中,污泥脱水系统能耗最大,要想实现节能降耗目标,就需要在这一环节采用高效絮凝剂来控制投加量,协调各部分之间的关系,降低电能消耗。污泥处理技术中要实现节能降耗,还可以选用低能耗的污水处理设备,例如带式浓缩脱水一体机、卧螺沉降离心脱水机等低能耗设备,此外,还可以通过厌氧池的建设利用沼气实现节能降耗目标。污泥处理处置过程的节能降耗措施还包括污泥立式高干度脱水、污泥囊式厌氧消化、污泥除砂预处理、高效热解炉、四轴式大容量浆叶干化、生物质燃气纯化等,这些节能减耗措施大大提高了我国污泥处理工艺的节能降耗水平,强化了污泥转化为燃气、燃料等多途径能源化与资源化利用的效率。目前,相关研究机构的核心装备促进了我国市政污泥及其它有机质废弃物的处理与利用水平的提升,在全国多个污泥处理处置工程中得到推广,应用产值达到近亿元,为我国市政污泥处理、处置与能源化利用技术水平提升起到了有力的支撑作用。

3城镇污水处理厂节能降耗发展前景

污水处理是城镇发展的必然要求,当前城镇污水处理厂的污水处理节能降耗技术还在进一步研发中,未来污水处理厂将通过技术改革,实现污水处理的低能耗、高效率处理目标。污水管网、污水泵站和污水处理厂共同组成了一座城市庞大的污水处理系统,如何保障这些污水处理设施高效、安全、满负荷运行,实现污水达标排放、设备节能降耗、人员成本降低,考验着每个污水处理系统的管理运行能力。作为国家“十二五”水专项研究课题,无锡市排水有限公司研发的“污水管网与污水处理厂联合运行与调度系统”,为联合调度、优化运行、安全管理提供技术保证。该系统引进现代先进的信息技术和互联网技术,实现实时监测,能对能源进行联合调度,达到优化运行的目标;同时,该系统还使用了现代的GPS和PCL技术,能借助仪表和摄像功能实现操作的有效控制,整个系统人工智能,所有设备的数据均能实现共享,提升了监测和管理的精准度,使得污水处理厂的工作运行更加便捷和顺利,控制水平显著提升;此外,该系统能随时进行智能调度,也确保了整个系统的安全运行。“污水管网与污水厂联合运行与调度系统”已在无锡市城北污水处理厂完成并应用,该系统填补了国内污水处理行业空白,实现了由“经验模式”下的人工调度向“数字模式”下的智能调度转型,该示范工程的实施,为城镇污水处理厂节能降耗的发展明确了方向。

4结语

由于污水处理的高能耗使一些基建投资不能发挥其应有的效益,因此污水厂的建设应选择合理的处理工艺,尽可能使用节能设备和装置,同时借鉴技术先进运行效果好的污水处理厂的经验,污水处理技术才能向低能耗、高效率的方向发展。

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作者:张凡阳 单位:江苏大禹水务股份有限公司

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