降低城市污水处理厂能耗的策略研究

何璐+付明革+褚众

摘 要：对污水处理厂进行能耗分析，发挥污水处理厂的巨大节能潜力，提高污水处理厂的效益，是保障污水处理厂正常运转的重要措施，同时也有利于缓解能源日益紧张的局面。本文主要分析了目前污水处理厂的运营成本和能耗情况，找出能耗较高的环节，从泵、曝气系统、药剂使用等方面找到相应的策略来降低城市污水处理厂的能耗。

关键词：污水处理厂；节能降耗；策略

引言

随着我国城市化进程加快，城市污水处理的需求也在不断增加，而污水处理的高能耗是我们必须要重视的一个问题。据统计，城市污水处理厂进行污水处理的营运费用中30%用于能耗费用。人口的不断增加以及对污水处理的标准的升高，在以后的若干年中，污水处理中的能耗费用还将进一步增加。同时，由于我国污水处理起步较晚、基础差、技术设备较落后，据有关统计资料显示，我国污水处理厂处理1m3污水的耗电量一般为0.14～0.28kWh，如果包括污泥处理在内，1m3污水的耗电量为0.19～0.36kWh，远远落后于一些发达国家的水平，我国污水处理节能还有很大的潜力可挖。因此，必须找出相应的策略和措施，在确保污水处理量和达标排放的情况下，降低污水处理的能耗，对于我国的经济发展有着重要的意义。

1.城市污水处理厂营运成本分析

然而，城市污水处理是一个高能耗的产业，污水处理厂能耗问题日益严峻，必须采取策略和措施降低城市污水处理厂的能耗。要降低污水处理厂的能耗，首先应了解其运行成本。目前，污水处理厂的营运成本主要包括人工费、药剂费、维护费、动力费、其他费用等。其中，能耗费用包括了药剂费、动力费等，而其中占比例最大的是动力费用，即用电费用，其在营运总成本中所占的比例从30%到80%不等。通过调查多个污水处理厂的数据显示，消耗电能最多的设备主要是泵和曝气领域，其中提升泵用电量占使用总电量的10%～20%，曝气系统占使用总电量的50%～70%，除此以外，能耗方面还涉及到污泥处理等。

2.污水处理厂降低能耗的策略

2.1提升泵降低能耗

作为污水处理厂的主要耗能者之一，提高提升泵的工作效率，降低用电费用，能够有效的降低污水厂的能耗。而目前提升泵的主要问题之一是随着使用时间的增加，泵的运行工况发生了变化，从而造成了提升泵的工作效率大大降低。如果使用轴流泵作为提升泵，可采用变角调节，即依靠旋转叶轮的翼形叶栅对绕流液体产生的升力来传递能量。如果使用离心泵作为提升泵，可采用变速调节，通过改变电机的转速来改变水泵的性能，达到节能的目的。对于一些成立时间较长的污水处理厂，现在仍然使用较为落后的水泵，为了降低能耗，应购买市场上流行的新型节能水泵，或根据实际情况，合理设置水泵的使用数量。污水处理厂的提升泵一般全日运行，但不同时间段的流量是不同的。如果将水泵设置成统一的参数，会出现在流量较低的情况下，水泵也是处于高能耗运转的状態，造成了浪费。因此，可以根据流量的大小，采取变频技术，在流量大的时间段，高频运行，而在其他的时间段，可以降低频率，降低能耗。虽然污水处理厂更换变频设备，增加了资金投入，但在后期的运行过程中更加省电，也减少了日常的维护费用。

2.2曝气系统降低能耗

国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。曝气系统的能耗相当大，为此国家科技支撑计划设立了“A2O工艺城市污水处理厂节能降耗”研究项目。污水处理厂曝气系统如若采用能耗低的微孔曝气，要通过淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。如果能够有效的提升曝气系统的效率，那么将大大降低污水处理厂的能耗。曝气系统的主要节能措施是改善曝气设备、改良曝气方式。第一，使用微孔曝气器。为了保证较高的氧利用率，曝气器扩散的气泡直径应足够小，以扩大表面积。第二，在合理的位置安放曝气器。传统的位置是单边曝气或全面曝气，这两种布置方式都不是很科学，它并不能将池中的氧气分散均匀，或者出现前期供氧不足，后期供氧过剩的现象，既影响处理的结果，又会造成能源的浪费。曝气器的合理布置方式是根据曝气池氧气的需求量进行差额供氧，在细菌和微生物数量多，氧气需求量高的进水口布置较多的曝气器，而在细菌和微生物数量少，氧气需求量低出水口附近，则可以布置较少的曝气器。

2.3使用药剂降低能耗

使用药剂的消耗相比于泵和曝气系统的能耗来说，所占比例较小，但在一些环节中也可以进一步的降低能耗。污水处理厂的工作人员在使用药剂的时候，不但要考虑其价格，还要考虑其使用效果等。要根据所处理污水、污染物的浓度、酸碱值、性质、温度以及杂质等因素而定，同时要避免在使用药剂的时候出现二次污染等。通过精准计算药剂的品种和药量，能够在很大程度上降低污水处理厂的药耗。如果采取化学的方式除磷，则可以尝试使用高分子混凝剂除磷，能够有效降低药耗。

3.污水处理厂的能量回收和再利用

污水处理所产生的污泥如果处理不得当，很可能会造成二次污染。而若对其合理处置，可能会变废为宝。例如：污泥厌氧消化时产生的沼气，可用来发电，回收电能。污泥中含有丰富的有机物和微量元素，经过加工处理、综合利用，可以成为化肥的原料。

4.污水处理厂其它节能途径

4.1加强职工技能培训，实现班组成本控制

根据工作需要和技术发展，必须提出要高素质、高技能、高责任心的职工上岗，以岗带面，一岗多能，与此同时狠抓职工的技能培训，每年都针对运行工人进行岗位培训，以提高职工的综合素质。

4.2建立完善财务监管体系，制定合理的费用计划

财务监管是一套系统的综合性管理工作。首先要建立健全财务监管组织，制定完善的监管工作规章，逐级落实责任，层层到位。财务监管的具体内容有：1.财务监管的组织机构；2.财务监管的计划与制度；3.财务监管的宣传与教育；4.检查；5.超计划指标的报告与处理；6.奖励与处罚。监管的内容简明易懂，便于操作。

4.3超量减排

从上海市环保部门获悉，为了鼓励污水处理厂挖掘减排潜力，上海出台了“超量减排政策”，通过技术改造等措施获得超量减排的污水处理企业可获得可观的经济补贴。环保新政有效调动污水处理企业通过技术改造、提升减排能力的积极性。污水处理厂增加必要的投入，尽可能降低污水处理厂COD（化学需氧量）出水浓度。“超量减排政策”的出台达到了经济、社会、环境效益的三统一，一是通过管理减排，促进COD减排目标的完成，具有明显的社会效益；二是提高了污水处理厂的出厂水质，有利于进一步改善水质，具有明显的环境效益；三是降低了单位污染物去除成本，具有明显的经济效益。

5.结语

随着我国经济的发展，城市污水处理的规模也会越来越大，由于其能耗较大，造成能源资源短缺的现象也日益严重。我国的污水处理厂在降低能耗方面与发达国家相比还存在着很大的差距，其主要问题在于技术落后、设备老化等。为了最大限度的达到节能降耗的目的，找出能耗较高的环节，从泵、曝气系统、药剂使用等方面采取措施，在保证出水达标的前提下，实现污水处理厂的节能降耗和健康发展。

参考文献

[1]赵庆良，胡凯.城市污水处理厂污泥处理的能耗分析[J].给水排水动态，2009（02）.

[2]周婷，朱义超.城市污水处理厂节能降耗途径研究[J].资源节约与环保，2015（02）.