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城市污水处理厂全流程节能降耗分析及优化运行方法

张波
摘 要 对于城市污水处理厂，做好节能降耗至关重要，不仅能降低运行成本，还能提升水质。本文介绍了城市污水厂处理能耗的现状、污水处理厂节能优化流程以及能耗结构，还分析了关键的技术以及优化运行的方法。
关键词 污水处理；流程；节能降耗；运行
X7 A 2095-6363（2017）16-0011-01
如今，我国城市化的脚步不断加快，人们也逐渐开始注重环保，所以，对环保工作有了很高的期待。在城市中，污水厂的规模在扩大，数量也在增多，并且，污水的处理效率也在不断提高。目前，对于污水处理厂来说，在营运的过程中，存在一项比较严重的问题，那就是费用较高，制约着污水厂的可持续发展。因此，我们要对污水处理厂进行有效的节能降耗，并且，通过合理的措施，采用有效的技术，降低处理费用，进而提高经济效益。
1 城市污水厂处理能耗的现状
近年来，由于人们不断提高了环境意识，对城市的污水也加大了处理的力度，我国也建设了很对城市污水处理厂，一方面，污染物的总排放得到了降低，另一方面，环境也减少了沉重的负担，同时，有效的改善了水环境，通过污水厂的运行状况，我们发现，不仅会消耗大量的能源，其运行的费用也较高，尤其是部分经济比较落后的地区，其污水处理厂在工艺方面相对落后，这就导致了运行效益较低，很难达到预期的效果。根据统计显示，在这20年内，我国新建的城市污水处理厂已经超过了500座，在实际的运行过程中，污水处理厂主要采用A2/O工艺，以及氧化沟工艺，据相关分析，不管采用哪种处理方法，在具体的运行过程中，污水处理厂都会消耗大量能源，不仅影响了污水处理厂的经济效益，也会影响社会的进步，对社会的发展带来不良的影响，所以，着重分析污水处理厂的相关内容的是十分必要的。
2 污水处理厂的能耗结构
1）提升系统的主要能耗。通过污水提升泵的应用，可以使污水达到指定的高度，使污水自由的流动，在这个环节，其主要的能耗取决于污水的提升流量、速度，同时，提升的高度以及提升泵的运行效率等也具有密切的关系。对于提升泵的采购，值得重点考虑的是水泵的运行效率，提升泵的高效、长时间的运行，不但能节省大量的能源，还能增加污水处理厂的经济效益。通过污水处理厂的实际运行，造成提升泵工作效率较低的主要原因就是进水量与提升机运行的所需水量不匹配，进而降低了提升泵的运行效率。此外，提升系统在运行的过程中，其工艺、设备管理等，都影响这提升泵的工作效率。
2）曝气系统能耗。处理污水的过程中，其中一项关键步骤为分解污水中的有机物质，主要依靠微生物来分解有机物，并且需要氧气的支持。在污水处理厂中，曝气系统是一个关键的系统，在污水处理方面具有重要的意义，即：在污水中可以充分的溶解氧气，在处理污水中的有机物的过程中，可以提供足够的氧气，以此来维持相关的活动，进而高效的处理有关的有机物质。
对于溶氧量的环节，经过前几年的研究，我们发现在实际的处理中，系统溶解氧气的量常常高于正常的运行情况下的溶解氧气量，假如污水氧气的含量过高，这必然导致加快污染物的分解，进而造成水中的营养不足，使污泥老化，且结构比较松散，这就给污水的处理带来了不良的影响。在运行过程中，曝气系统也会消耗掉的过多的电量，甚至占据了整个污水处理厂的总消耗电量的14%，甚至更多。
3）污泥处理系统能耗。对于大量的污泥处理厂，经过分析比较，在污水处理厂，污泥处理系统的耗电量占为总耗电量的13%，这也是一个关键的能耗点，其中，对于污泥处理系统来说，其耗电量影响的主要因素就是脱水机组的非高效的工作，造成了能耗的浪费。
3 污水处理厂节能优化流程
经过分析，对于污水处理厂的节能优化，主要因素包括提升泵、曝气系统以及污泥处理系统，我们应该在这几点出发。在具体的分析时，首先，要优化提升系统；其次，优化曝气系统；最后，优化污泥处理系统，以此来达到节能的目标。
4 关键技术
1）泵房单元节能技术。分析污水泵的节能时，首先，应该从设计的过程出发，充分考虑节能设计，在选择提升泵时，应结合管道系统的情况，遵循科学原则，使水泵处于高效的运行。同时，根据区域的地形，如果条件允许，要尽可能降低提升污水的高度，以此来实现降低水泵轴的功率。其次，要重视配套电机，在選择电机时，其应满足水泵负荷的要求，进而提高电机的工作效率。对于价格方面，高效电机的价格要比标准的电机高出15%～25%，通过两者的实际应用情况来看，后者的维护费用较高，消耗的电能更多，在进行应用之后，很难在短时间内进行回收。但是，前者的情况恰恰相反，在短时间，可以取得良好的回报，由此可见，设计、改造污水处理厂的过程中，为了减小污水处理厂的能效，应选择高效的
电机。最后，老式水泵要进行更换，应用新型的节能水泵，在水泵上还要安装智能变频调速系统，以此来减少不必要的转动，有效的降低能源消耗，应用先进的变频调速器，通过污水流量的调节，也降低了电能消耗，己经投产的污水处理厂，对水泵要定期的维护，通过摩擦的减少，也能降低能耗。同时，尽量使用大小泵的组合，以此来满足水量，避免管路水头的损失，保持集水池的高水位，进而降低了提升扬程。
2）曝气系统节能。对于曝气系统来说，在具体的应用过程中，其主要是给曝气池输送充足的氧气，根据具体的情况，输送的氧量的特征为高相关、多变量以及滞后等。目前，在我国的大部分污水处理厂，其操作方面基本都是人工操作，通过分析溶解氧的测定值、运行的工艺，以及设计值的偏差，科学地调节了曝气设备的开启速度，进而有效控制了池内的溶解氧浓度、微生物的反应需求，但是，调整方式具有一个明显的缺陷，就是在调整溶解氧之后，系统在需求上会发生改变，影响最终的处理效果。一般情况，在实际的设计过程中，作为设计人员，选择风机时，会以计算需求量为基础，增加相应的安全系数，以氧供氧的方法来适应最大负荷，所以，这就使曝气量与实际的需气量具有很大的差值，进而增加了曝气单元的能耗量。
通过学习国外的发达国家的经验，具体的处理时，对溶解氧进行在线监测，将检测的相关信息反馈于供氧系统，这就实现了设备的同步调整，同时，在设计方面，曝气系统的运行要设置为定速与变速的结合模式：（1）对于定速设备，其在运行的过程中，要根据平均的供氧量来选择，依靠定速运转，进而满足供氧的需求；（2）对于调速设备的运转，可以适应需氧量的变化，以此来提升系统的工作效率，较少能耗量；（3）在系统运行的过程中，假设需氧量发生了较大的波动，那么，可增减运转的台数，实现补充。
3）污泥处理系统的节能途径。对于污泥处理系统，之所以能耗较大，其主要原因就是选用了能力较大脱水机，而且，为了提高脱水的性能，过量的加入了絮凝剂。在实际设计时，要准确的计算出污泥量、含水量，明确脱水机的能力、台数，尽量进行试验，准确地掌握絮凝剂的投量。除此之外，通过科学的计算，在处理污水的过程中，可以控药剂的使用量，防止浪费。
5 结论
在污水处理厂，其节能降耗具有很强的综合性，在具体操作的过程中，会涉及工艺、技术、设备等诸多的内容。为了使处理污水的水质满足相应的要求，要从污水处理厂的实际情况出发，通过科学的设计，运用有效的管理手段，减少不必要的能源消耗，并且，还应对节能工艺进行深入的研究，最终实现节约能耗，优化污水处理厂的全流程。
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