導(dǎo)語：污水處理廠降低能耗分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，國內(nèi)眾多企業(yè)紛紛將節(jié)能減排作為企業(yè)發(fā)展的主要路線。相較于有色金屬、鋼鐵等高耗能行業(yè)來說，污水處理行業(yè)所用能耗相對來說較低，故一直沒有得到人們的足夠重視。事實上污水處理同樣也有著比較高的能耗，作為密集型產(chǎn)業(yè)，其每年能耗同樣不低。以近些年國內(nèi)污水處理廠能耗實際情況展開研究，從多個角度闡述國內(nèi)污水處理廠的問題，并基于新技術(shù)、新工藝提出新型污水治理思路，希望能夠為污水處理廠提供新的發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；能耗控制；優(yōu)化控制；節(jié)能降耗

污水處理行業(yè)是一種能耗十分密集的產(chǎn)業(yè)，其能耗除了包括我們所能理解的電能消耗以外，還包括燃料能源消耗、化學(xué)用劑消耗。當(dāng)然作為大頭的電能消耗在污水處理中占有著極高的比重，據(jù)資料顯示電耗在污水處理中所占比例在60%~90%之間。數(shù)據(jù)表明2017年全國污水排放總量為812億t，假設(shè)對這些污水進(jìn)行全部的處理，需消耗總電量191.2億kWh，相當(dāng)于2018年國內(nèi)總耗電量0.41%，2018年GDP為0.021%。由此可以看出，污水處理工作正面臨著節(jié)能降耗的嚴(yán)峻性與緊迫性問題。

1國內(nèi)污水處理廠的能耗情況

過去因忽視了污水處理廠綜合資源消耗問題，故國內(nèi)對污水處理廠的能耗研究起步比較晚。根據(jù)近些年的研究可以看出，對于城市污水處理節(jié)能降耗的研究重心主要有2方面，第一個方面改良污水處理工藝，第二個方面優(yōu)化污水處理廠的運營與管理。有學(xué)者通過改良傳統(tǒng)工藝的方式實現(xiàn)了污水處理廠能耗的有效控制，有學(xué)者則用清潔生產(chǎn)方式，展開了對污水處理清潔生產(chǎn)的研究，幫助當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。相對于美國的污水處理廠耗電量0.2kWh/m3來說，國內(nèi)污水處理廠的耗電量高達(dá)0.29kWh/m3，該數(shù)據(jù)顯然遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國家。從該數(shù)據(jù)來看，我國顯然有著十分巨大的節(jié)能潛能。污水處理過程中生化供氧有著最大的能耗，其約占污水處理總能耗的1/2[1]。此外，在污水處理系統(tǒng)中有一個提升系統(tǒng)，該系統(tǒng)會消耗處理廠電量的25%，為整個污水處理廠中第二耗電量的設(shè)施。所以，做好曝氣設(shè)備節(jié)能與泵功率的提升是解決污水處理廠高耗能問題的重要思路。

2國內(nèi)污水廠能耗治理措施

2.1優(yōu)化生化池控制。在污水處理系統(tǒng)中，曝氣系統(tǒng)是最核心的污染物處理設(shè)備，當(dāng)然該設(shè)備也是污水處理廠耗能最高的設(shè)備，是污水處理廠節(jié)能降耗控制與研究的重點對象。在生產(chǎn)過程中，不論是曝氣量出現(xiàn)過高還是曝氣量出現(xiàn)過低都會影響到生化池反應(yīng)效果。比如在曝氣量出現(xiàn)過高的情況時，生化池有機(jī)污染物就會在DO過高的情況下迅速分解，該現(xiàn)象會導(dǎo)致微生物缺少足夠的營養(yǎng)，此時的活性污泥會出現(xiàn)自我分解、自我膨脹的情況。偏高的曝氣量會加劇電能消耗量，影響了最終的能源消耗情況[2]。與之對應(yīng)的是如果曝氣量低于正常水平，那么生化池微生物將失去原有的生存空間，失去原有的對污染物的處理能力、處理效率，嚴(yán)重影響水質(zhì)。優(yōu)化曝氣裝置的過程中，需要做好供氧設(shè)備性能的優(yōu)化工作，這樣才能夠獲得更多的曝氣動力。當(dāng)前很多污水處理廠生化池所用的方法都是微孔曝氣，這種類型的曝氣裝置很容易發(fā)生堵塞問題，且有著較高的維護(hù)費用，對污水處理廠的運營管理來說有著不好的負(fù)面影響。射流曝氣器能夠改善這一問題，充分彌補這類曝氣裝置缺陷。射流曝氣裝備與微孔曝氣裝備二者的區(qū)別是非常顯著的。相較于微孔曝氣器來說，射流曝氣器有著更出眾的抗水力沖擊能力與氧轉(zhuǎn)移效率。此外，射流曝氣器的處理能力也十分出眾，比如射流曝氣每度電能夠處理COD的量為3.36kg，BOD5的量為1.21kg，而微孔爆氣則只能做到每度電處理COD的量為1.57kg，BOD5的量為0.93kg。因污水處理廠本身的特性便是滯后性，故其運行方式與其他的工藝系統(tǒng)有很大的不同，常應(yīng)用PID控制方法。該方法會進(jìn)一步加劇污水處理滯后性，且該技術(shù)自控效果并不穩(wěn)定，很容易出現(xiàn)水質(zhì)處理不達(dá)標(biāo)的問題。為改變這一情形需要應(yīng)用精確控制的方式，該方式會降低鼓風(fēng)機(jī)能耗，降低出水TN含量。應(yīng)用智能專家系統(tǒng)可以將TP濃度控制在0.13mg/L，相較于優(yōu)化前，其濃度降低了19%[3]。此外，還有雙DO控制閥，保持恒定DO梯度，賦予系統(tǒng)低能耗高效脫氮性能。以上曝氣控制思路均運用了DO單變量控制。傳統(tǒng)單變量控制無法應(yīng)對當(dāng)前人們對污水處理的嚴(yán)格要求，關(guān)于曝氣量的控制如今已經(jīng)從過去的單變量向多變量方向發(fā)展。2.2優(yōu)化泵控制。影響污水處理廠進(jìn)水量的因素有很多，諸如季節(jié)、時間、天氣等的波動都會帶給其很大的影響。當(dāng)前比較常用的處理方式為根據(jù)流量確定所選用泵。實際過程中在水泵滿負(fù)荷條件下，其運轉(zhuǎn)時間通常不到10%，該現(xiàn)象會浪費大量的中間能源。制定合理的優(yōu)化思路，全面提升污水優(yōu)化能力，繪制進(jìn)出水高程能夠盡最大努力減少水頭損失，確保水泵可以始終維持高效狀態(tài)。提升水泵性能。降低水泵能耗的方法有很多，其中，提升泵系統(tǒng)控制是最簡單、直接的節(jié)能方法。目前，可用的技術(shù)有變頻技術(shù)，變頻技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)能耗12%~40%的控制。資料顯示變頻調(diào)速水泵相較于工頻水泵在轉(zhuǎn)速上下降了20%左右[4]。在提升泵性能的過程中可以引入變參數(shù)PID算法與泵站分組輪詢，提高泵開啟效率。可以很好的節(jié)約泵耗電量并延長泵使用壽命。國內(nèi)污水處理廠應(yīng)用多機(jī)組編組控制、變速控制以及多臺水泵等方法，這些方法均沒有很好的節(jié)能效果。大小泵配合方法相較于前些方法來說效果要稍好一些。即低峰期使用小泵，高峰期使用大泵，根據(jù)集水池情況決定是否使用另一臺泵，這種方式相較于傳統(tǒng)方法能夠節(jié)約能耗35%。2.3藥劑用量控制。目前，污水處理廠常見的藥劑包括硫酸、聚合氯化鋁、氫氧化鈉、聚丙烯酰胺等。如果忽視了藥劑用量控制，同樣會導(dǎo)致資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)試驗得知，每噸污水凈化藥劑最佳使用量為200g。聚丙烯酰胺是上述藥劑中效果非常突出的一種，也是近些年常用的藥劑，該藥劑為有機(jī)高分子絮凝劑，這種材料有著很好的助凝、絮凝效果。在投放的時候需要采用多點連續(xù)投放式，最大化產(chǎn)品絮凝作用。2.4積極引用節(jié)能新工藝當(dāng)前很多不滿足于如今污水處理技術(shù)的學(xué)者正在積極開發(fā)與探究低能耗、低成本的新技術(shù)、新工藝。這類工藝的基礎(chǔ)與原則為高排放標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)約成本、節(jié)能、綠色。在深入研究的過程中，出現(xiàn)了應(yīng)用生物、化學(xué)等為基礎(chǔ)的污水衛(wèi)生處理技術(shù)，比如好氧顆粒污泥、厭氧氨氧化脫氮。早在2005年好氧顆粒污泥就已經(jīng)在工程領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，DHC公司為此以其為核心同荷蘭delft大學(xué)共同開發(fā)了Nereda工藝，該工藝一經(jīng)推出便廣受好評，得到了全世界的認(rèn)可。如今全世界范圍內(nèi)已經(jīng)有了30多座Nereda污水治理廠。這類處理廠應(yīng)用Nereda能夠?qū)崿F(xiàn)能耗的有效控制，據(jù)資料顯示，該技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)能耗可降低60%左右。厭氧氨氧化脫氮這項工藝有著無需碳源、耗能較少等優(yōu)點，故得到了眾多學(xué)者的重視，對其展開了深入研究。在以該技術(shù)為中心的處理工藝中，自養(yǎng)脫氮即CANON、亞硝化厭氧氨氧化即SharonAnammox得到了十分廣泛的研究與應(yīng)用。通過對厭氧氨氧化這種工藝的深度研究可以得出，相較于傳統(tǒng)污水處理手段，這種技術(shù)能夠在確保出水達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)污水治理廠自給自足，雖然不能達(dá)到100%自給自足，但也能夠?qū)崿F(xiàn)90%自給自足，并提高了有機(jī)物回收能力。當(dāng)前，基于該技術(shù)為核心的污水治理工藝大多被用于工業(yè)污水治理，而垃圾滲透液、農(nóng)業(yè)廢水、城市污水等高排放標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前還沒有得到普及與應(yīng)用，這意味著今后該工藝在這些領(lǐng)域中將有著很大的發(fā)展市場。污水處理工藝的研發(fā)能夠為企業(yè)帶來更多的收入渠道。基本應(yīng)用污水處理技術(shù)可以將污水轉(zhuǎn)化為可以直接用于城市應(yīng)用的非飲用水，日本只不過應(yīng)用了三級污水處理技術(shù)以后，污水就已經(jīng)能夠用于生活與工作。在熱泵系統(tǒng)的作用下，污水熱能可以被用于融雪工程、城市供暖以及空調(diào)供暖。國內(nèi)也有類似的工藝，我國青島光威的污水處理廠應(yīng)用沼氣發(fā)電每年可產(chǎn)出11520MkWh電量，其創(chuàng)造了年效益601.22萬元。在“十三五”期間，我國大力推廣的分布式光伏項目為污水處理廠提供了很多新的思路。比如六圩的污水處理廠就應(yīng)用光伏發(fā)電每年發(fā)電可達(dá)600萬kWh以上，其中的85%電量用于污水治理，其余電量用于銷售，該思路每年為其節(jié)約396萬電費。

3結(jié)語

對污水處理廠能耗問題的優(yōu)化是不確定、動態(tài)、可變的復(fù)雜過程。污水處理廠應(yīng)結(jié)合自身條件、情況制定設(shè)備控制思路與工藝方法，用合適的技術(shù)規(guī)劃與管理手段，制定節(jié)能降耗思路，優(yōu)化污水處理廠生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)方法，達(dá)成節(jié)能降耗目標(biāo)。當(dāng)然，目前的節(jié)能降耗方法仍舊不夠成熟，在今后的技術(shù)發(fā)展下，將會出現(xiàn)更多的節(jié)能降耗思路。諸如復(fù)雜傳感器多變量控制就能夠為污水處理提供更多的發(fā)展走向，此外，污水治理還要注重微生物方面的研究，開設(shè)生物、化學(xué)、物理交叉學(xué)科應(yīng)用，打造科學(xué)體系，實現(xiàn)低能耗、高效率污水治理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃衛(wèi)忠.污水處理廠電氣節(jié)能措施探討[J].中國設(shè)備工程，2018（14）：87-88.

[2]倪鵬.污水處理過程中的綠色節(jié)能應(yīng)用[J].綠色科技，2018（12）：87-88.

[3]張安龍，謝飛，羅清，等.中國城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能降耗研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2018，41（S1）：116-119.

[4]薛雨樺，王魏龍，俞斌.節(jié)能減排觀念在污水處理廠的應(yīng)用研究[J].中國高新區(qū)，2018（11）：20.

作者:臧小華 單位:江蘇欣自然建設(shè)工程有限公司