浅析污水处理厂节能技术及其应用

严勇 黄海

摘要： 随着污水处理厂的规模不断扩大，其高能耗问题也倍受关注。本文通过分析污水处理厂的能耗分布，主要介绍了优化调控提升泵、曝气系统节能和改良处理工艺等几种节能技术，保证了污水处理厂在高效运作的同时，大幅度降低能耗，形成系统的污水处理厂节能技术，以期为污水处理厂节能技术的广泛应用提供一定的借鉴作用。

关键词：污水处理；节能技术；提升泵站；曝气系统；改良工艺

1.概述

根据住房和城乡建设部统计，截止我国2012年6月底，全国设市城市、县（下称“城镇”）累计建成城镇污水处理厂3243座，处理能力达到1.39亿[1]。污水处理厂能量消耗占运行费用的60%，能耗大、运行费用高已成为约束其正常运行的瓶颈[2]。本文通过对污水处理厂的能耗进行分析，介绍了优化调控提升泵、曝气系统节能和改良处理工艺等几种节能技术，旨在为今后的污水处理厂节能技术的研究提供一定的理论依据。

2.污水处理厂能耗分析

污水处理厂的能耗分布在污水处理的各个环节，主要消耗于污水提升系统、预处理系统、二级处理系统、污泥处理处置等。在污水处理过程中，污水提升、二级处理（曝气、回流）、污泥处理处置等的消耗约占全部能耗的90%以上[3]。污水提升系统的能耗一般占全厂能耗的10%-20%；二级处理系统主要包括污水处理的曝气系统和污泥回流系统，占全厂能耗的比例最高，达到70%-80%；污泥处理装置的能耗占全厂能耗的4%左右。

3.污水处理厂节能技术

污水处理厂的节能技术分析，可以对各个环节进行优化调控，实现各个环节之间的优化配置，充分开发各个环节、工艺的节能潜力，从而形成整个污水处理厂的系统型节能。本文主要介绍优化调控提升系统、曝气系统的节能和改良处理工艺等几种污水处理厂的节能技术。

3.1优化调控提升泵

污水提升系统作为污水处理厂的一个重要环节，其能耗大约占全厂能耗的10%-20%，这部分能耗在污水处理厂的节能降耗中不容忽视。大量的研究证明，在污水处理厂的节能技术中，优化调控提升泵的方法主要有两个：合理确定泵的扬程和选取部分变频泵作为调速泵。

3.1.1 合理确定泵的扬程

降低泵扬程可采取以下措施：

①总体布置要紧凑，连接管路要短而直，尽量减少水头损；②改非淹没堰为淹没堰，落差可由35-40cm 减少到10cm；③尽量采用平流式沉淀池，减小水头损失[4]。

3.1.2 选取变频泵为调速泵

通过对污水处理厂的实际运行进行统计表明，使用变频调速设备可以使全厂的能耗降低20%-40%。目前国外大型污水厂普遍采用转速加台数的控制方法，定速泵按平均流量选择，定速运转以满足基本流量的要求；调速泵变速运转以适应流量的变化，流量出现较大波动时以增减运转台数作为补充，但是由于泵的特性曲线高效段范围不是很大，这就决定了对于调速泵也不可能将流量调到任意小，而仍能保持高效。非调速泵可以依次轮流投入使用，以防止调速泵的重复启动，从而充分延长设备的使用寿命。

3.2 曝气系统与节能

3.2.1选取高效的曝气设备

当前，广泛用于活性污泥系统地空气扩散装置分为鼓风曝气和机械曝气。鼓风曝气系统的空气扩散装置主要分为：微气泡、中气泡、大气泡、水力剪切、水力冲击及空气升液等类型。机械曝气器可分为竖轴式机械曝气器和卧轴式机械曝气器等。实践证明，微孔曝气器可比其他曝气设备节能50%以上。因此，选取合适、高效的曝气设备可以有效地降低污水处理厂的能耗。

3.2.2合理布置曝气器

选取合理的布置曝气器是曝气系统节能的重要环节。不同的布置方式，决定是否遵循曝气池需氧规律，从而决定曝气器是否产生能耗的浪费。如一污水处理厂当曝气池出口水中的溶解氧为7 mg/L时，曝气池内的平均溶解氧为3mg/L，而进水口处的溶解氧浓度几乎为零，形成了曝气池内前段处于缺氧状态，中段的氧浓度适宜，而后段为富氧状态，造成能源的不合理浪费。

3.3 改良处理工艺

选用和改良合适的处理工艺对污水处理厂的节能降耗和实现高效性、经济性具有重要的意义。本文主要介绍一种污水处理厂新节能技术-新型节能短程脱氮，其反应式如下：

普通硝化反应如下：

由（1）和（4）可知，短程脱氮中的硝化反应比普通的硝化反应的需氧量减少了20%，能耗也降低了。这是因为亚硝酸菌和硝酸菌的表观产率系数比亚硝酸反硝化菌和硝酸反硝化菌的低，因此，短程硝化反硝化在硝化过程中可少产泥24%-33% ，在反硝化过程中可少产泥50%，从而大大降低了能耗。

4.结语

随着我国污水处理厂规模的不断扩大，其高能耗的问题不容忽视。针对污水处理厂的高能耗特点，我国投入了大量的人力，物力和财力等，设备的改造，工艺的开发与改良。污水处理厂的节能技术应以其能耗分析为基础，从污水处理的工艺，设计，运行和管理等各个方面综合考虑，借鉴成功案例，在实践中检验和改良，从而形成系统的污水处理厂节能技术。今后，污水处理技术定会向着高效、低耗发展。

参考文献：

[1]李春光污水处理厂节能技术和国外实例简介[J].中国市政工程，2013（10）：44-46.

[2]弋舒昱，马晓力，李少丛.城市污水处理厂节能技术研究进展[J].能源与环境，2012（1）：37-39.

[3]甘一萍.城市污水处理厂节能技术与发展[J].热点聚焦-给水排水动态，20012（4）：9-10.

[4]林荣忱，李金河.污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径[J].中国给水排水，1999，1（15）.

作者简介：

严勇，男，（1976.11-），籍贯：四川，本科，研究方向：电气工程与自动化 职称：助理工程师，工作单位：深圳市水务（集团）有限公司。

黄海，男，（1979.7-），籍贯：湖北，研究生，研究方向：自动化控制，职称：工程师，单位： 深圳市水务（集团）有限公司。