污水处理厂能耗评估体系的建立与应用研究

我国污水处理事业近二十年来取得了迅速的发展,但运行能耗运转管理费用居高难下。此外，对于能耗评价也没有出现同一的标准，只是根据经验或者单位能耗进行评价，没有涉及水质或者运行管理的综合费用。现阶段我国对污水处理厂的运行能耗水平评估最常用的指标是吨水处理电耗（kWh/m3）和负荷处理电耗（kWh/kgBOD5）。这两种指标均存在很大的局限性。由于各个污水处理厂处理的污水成分和浓度有很大区别，仅使用处理水量的电耗很难反映出真实的能耗水平，所以存在明显的局限性。

本课题的研究内容是针对污水处理的能耗问题，利用综合指数法，建立能耗评估体系，并选择某公司下属不同处理工艺、不同处理规模、不同进出水质的四座污水处理厂进行调研，并应用能耗评估体系对其进行能耗统计，针对各厂特点，提出具体可操作的节能降耗措施和有限途径。

污水处理厂能耗评估体系的建立

能耗评估指标体系指的是由表征污水处理厂能源消耗各方面特性及其相互联系的多个指标，所构成的具有内在结构的有机整体。

为了使指标体系科学化、规范化，在构建指标体系时，应遵循以下原则：系统性、简明科学性、可比、可操作、可量化等综合性。可采用生命周期法、比能耗分析法、层次分析法、综合指数法。本研究采用综合指数法。

综合指数法是指在确定一套合理的经济效益指标体系的基础上，对各项经济效益指标个体指数加权平均，计算出经济效益综合值，用以综合评价经济效益的一种方法。得出结果，综合指数值越大，对象评价值越好。

本文探索利用综合指数评价法建立城镇污水处理厂能耗评估体系，并利用其应用结论指导节能降耗工作的开展。其中能耗指标中包括单位电耗指标（包括吨水电耗指标、单位污染物去除电耗指标）、污水处理厂的单位能耗，（提升泵站电耗指标的能耗、曝气系统电耗指标、污泥处理单元电耗指标）、单元药耗指标（化学除磷药剂消耗指标、絮凝剂的消耗指标）等。

确定能耗评估指标体系

在2006年的全国污水处理厂运行情况调研中，深圳市的盐田污水处理厂因各项能耗最低而成为了559座参与调研的污水处理厂的佼佼者。所以本研究考虑以盐田污水处理厂的各单元能耗费用分配为依据，确定各能耗指标的权重。

电费以深圳市2005年6月1日起执行标准进行计算，供电电压为110kV，工业用电电量平均价格为0.5446元/kWh。FeSO4的单价以200元/吨计，CIBA粉剂8824的单价以4万元/吨计。计算各单元的费用如表1。

通过以上计算结果结合单位能耗的权重数值，可以计算污水处理厂能耗评价指标体系的指标权重分配情况表。

表1 各单元能耗费详表

标准值的确定及修正

影响污水处理厂能耗差异的主要因素有三个，即：污水处理工艺、污水处理规模和地区自然环境条件。为了使整个评价体系能够客观真实地反映出不同地区，不同处理规模，不同工艺的污水处理厂的能耗差异，在构建能耗评价体系时要将这些因素考虑在内，使该评价体系更公正、更合理。

三个因素对污水处理厂能耗的影响主要体现在污水处理和污染物的去除过程中。对指标标准值的修正，对于同一地区的污水处理厂之间的能耗评价对比，可不对区域条件进行修正。

采用综合指数法比较时，一般而言，综合指数数值越大，说明评价对象评价的结果越好。而本研究涉及的是污水处理厂的能耗问题，因为得到的综合指数数值越大，说明各环节的能耗越大，即节能效果越差。因此，为了符合人们的习惯，取综合指数的倒数进行评价，也就是将标准值/指标值。另外，由于指标的计算结果均是在1上下浮动的小数，比较时区分不够明显。为了使指标体系的运用更为方便，将所有定量指标的计算值×100。这样一来所有的指标的取值均在100上下浮动的无量纲数值。

污水处理厂能耗评价体系的应用研究

本章针对某排水有限公司下属的四座不同工艺、不同规模的污水处理厂进行调研，收集整理能耗数据，代入到前面已建立能耗评价体系，分析各污水处理厂的运行能耗情况并为下一步的节能降耗工作提供有效依据。

某排水有限公司下属的西郊污水处理二厂、丰润污水处理厂、北郊污水处理厂、玉田运营分公司的能耗情况进行分析介绍如下。

各厂概况及能耗分析：唐山市西郊污水处理二厂采用A2/O污水处理工艺，建设规模为日处理12万吨/d，丰润污水处理厂设计采用倒置A2 /O活性污泥法工艺，处理规模为8万吨/d, 北郊污水处理厂采用三槽式氧化沟工艺，日处理污水15万吨，玉田县城污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺，设计规模为日处理污水4万吨.对各厂从2013年1月到12月全年的运行过程进行了全面的记录和分析，结果见表2。

表2 各厂能耗数据表

污水处理厂能耗评价结果对比

通过上述对4座污水处理厂能耗指标的统计与计算，得到了其能耗评价结果，各项数据统计如下表3。

E总=0.24E11+0.25E12+0.06E21+0.275E22+0.12E23+0.01E31+0.03 5E32

表3 各项统计数据表

由表3数据可知，本研究涉及的公司所属的4座污水处理厂其能耗评价结果都大于100，即优于2006年深圳盐田污水处理厂的能耗指标。而其中玉田运营分公司的节能降耗工作开展的最好，其中吨水电耗指标、提升泵房单元电耗指标、曝气系统单元电耗指标、絮凝剂试用药耗指标，在其他三座污水处理厂中，都是最优的。其中西郊污水处理二厂在单位污染物去除电耗指标上做的最好；丰润污水处理厂在污泥处理单元电耗控制上表现突出；指标的得出也可以作为4座污水处理厂进一步节能降耗的依据，明确了节能降耗的方向。另外，四座污水处理厂均未投加化学除磷试剂，因此，该部分指标以100分统一计算。

通过运用本研究构建的能耗指标评价体系，对4座污水处理厂2013年的各项数据进行调研，分析所得结果，对今后各厂的节能降耗工作开展提供了有效的数据参考。但是本研究也有一定的局限性，譬如基建方面的能耗数值，年度的生产设备损耗等没有计入体系内，其可以作为将来研究的一个方向。