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城市污水處理廠的節(jié)能策略
城市污水處理廠的節(jié)能策略。
截至2017年底，全國城市污水處理能力達(dá)到每日1.57億立方米，全國累計(jì)污水處理能力達(dá)到462.6億立方米。2017年，全國總用電量為6377億千瓦時(shí)，污水處理約占0.4%。同時(shí)，與美國污水處理廠0.2kWh/m3和日本污水處理廠0.26kWh/m3的平均耗電指標(biāo)相比，中國污水處理廠的污水平均耗電約為0.3kWh/m3。節(jié)能空間遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家。這說明了污水處理廠節(jié)能消耗的重要性和緊迫性。
一、污水處理廠能耗特點(diǎn)。
污水處理廠的能耗類型有電、熱、蒸汽、天然氣、柴油、汽油等。能源消耗工質(zhì)，其中電力消耗約占污水處理綜合能源消耗的60%-90%。用于描述污水處理廠的能效指標(biāo)。除了常用的單位綜合處理能耗、單位綜合處理能耗、單位水處理能耗、單位污泥處理能耗外，部分污水處理廠還采用除去法。單位BOD5能源消耗、單位去除COD能源消耗、單位人口服務(wù)當(dāng)量年能源消耗、單位人口當(dāng)量年能源消耗用于描述能源消耗。
污水處理廠的能效指標(biāo)與以下因素有關(guān)：
(1)污水處理規(guī)模。其他因素相同時(shí)，在設(shè)計(jì)處理能力范圍內(nèi)，污水處理廠的綜合處理能源消耗與處理規(guī)模成反比
(2)進(jìn)出水的水濃度。進(jìn)水濃度越高，排放標(biāo)準(zhǔn)越高，單位綜合處理能耗越大
(3)處理過程。在通常使用膜處理裝置的污水處理廠，膜生物反應(yīng)池中MLSS濃度較高，需要增加水的動(dòng)力和曝氣強(qiáng)度，泥水分離過程中需要保持膜驅(qū)動(dòng)壓力，裝置的綜合處理會(huì)消耗大量的能量。
(4)運(yùn)行負(fù)荷。低運(yùn)行負(fù)荷會(huì)增加設(shè)備的綜合處理能源消耗。
二、根據(jù)工廠功能單元，污水處理廠能耗統(tǒng)計(jì)范圍為：
(1)生產(chǎn)系統(tǒng)包括格柵、預(yù)處理系統(tǒng)、生化反應(yīng)系統(tǒng)和回收系統(tǒng)。需要注意的是，污水處理廠的能源消耗是標(biāo)準(zhǔn)分析和水平比較時(shí)，需要統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)的能源消耗統(tǒng)計(jì)。一些污水處理廠的生產(chǎn)系統(tǒng)不包括深度處理，或者處理后的污泥含水量較高，會(huì)顯示較低的能耗指標(biāo)。
(2)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)、機(jī)械修理現(xiàn)場(chǎng)、倉庫等。
(3)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)包括辦公室、食堂、班組、車間浴室、休息室、更衣室等。
(4)企業(yè)存儲(chǔ)和供應(yīng)(包括出口)損失的折算和計(jì)量。在整個(gè)污水處理過程中(不包括污泥處理單元)，生化處理單元的運(yùn)行能耗占污水處理廠整體的55%-60%，其中能耗最大，排放部門。
污水處理系統(tǒng)約占功率的25%。處理現(xiàn)場(chǎng)污泥脫水、消化、處理、除臭也是設(shè)施比較完善的污水處理廠的重要能源消耗環(huán)節(jié)。由于上述設(shè)施在我國目前的污水處理廠還沒有得到廣泛的應(yīng)用，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，污水處理廠的總能耗和強(qiáng)度將在未來得到顯著提高。以下重點(diǎn)分析預(yù)處理、生化處理和污泥處理的能源消耗特點(diǎn)。
1.預(yù)處理。
污水提升和混合的泵系統(tǒng)是預(yù)處理單元的高能耗環(huán)節(jié)。泵功率、馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和流量控制方法是影響泵效率的主要因素。假如實(shí)際運(yùn)行條件不能滿足泵的最佳效率點(diǎn)，泵內(nèi)液體的亂流、摩擦、回流會(huì)降低泵系統(tǒng)的效率和揚(yáng)程。預(yù)處理裝置的主要能耗設(shè)備包括污水提升泵、清洗泵等。
2.生化處理。
生化處理中的曝氣是處理單元的重要能源消耗，約占總能源消耗的50%。曝氣系統(tǒng)的能耗受好氧菌數(shù)量、供水、出水水質(zhì)、處理技術(shù)、處理規(guī)模和壽命的影響。生化處理裝置的主要能源消耗設(shè)備包括鼓風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、螺旋槳、攪拌機(jī)等。
3.污泥處理。
常用的污泥處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水和穩(wěn)定。污泥處理系統(tǒng)的能耗與污泥量、污泥泵的選擇和運(yùn)行以及含水率有關(guān)。
污水處理廠各處理環(huán)節(jié)改進(jìn)的AAO技術(shù)主要能源消耗設(shè)備:
(1)預(yù)處理包括污水提升泵、清洗泵、事故污染泵和羅茨鼓風(fēng)機(jī)
(2)生化處理環(huán)節(jié)為潛水推進(jìn)器、好氧至缺氧回流泵和風(fēng)機(jī)；
(3)尾水提升泵用于消毒和尾水處理。
(4)污泥處理技術(shù)包括污泥干燥機(jī)、供水泵、壓榨泵和洗滌泵。采用AAO微曝氣氧化溝工藝處理山東某污水處理廠生活污水和工業(yè)廢水混合污水。分析了預(yù)處理、生化處理和污泥處理單元的能耗。結(jié)果表明，羅茨曝氣風(fēng)機(jī)、污泥提升泵、污泥回流泵、格柵凈化器、帶式壓濾機(jī)和反沖洗泵的運(yùn)行能耗分別占42%、30%、7%、5%、3%和2%。
