城市污水处理厂的节能策略

截至2017年底，全国城市污水处理能力达到1.57亿立方米/天，全国累计污水处理量达到462.6亿立方米。 2017年，该国的总用电量为6377亿千瓦时，污水处理用电量约占0.4％。同时，在污水处理过程中，与美国污水处理厂0.2kW·h / m3和日本污水处理厂0.26kW·h / m3的平均耗电量指数相比，污水的平均耗电量我国的污水处理厂约为0.3kW·h / m3。节能空间比发达国家高得多。这表明了污水处理厂节能降耗的重要性和紧迫性。

1.污水处理厂的能耗特征

污水处理厂的能耗类型包括电力，热力，蒸汽，天然气，柴油，汽油等以及耗能的工作液，其中耗电量约占污水综合能耗的60％至90％治疗。用于描述污水处理厂的能效指标，除常用的单位综合处理能耗，单位综合处理能耗，单位水处理能耗，单位污泥处理能耗外，部分污水处理厂还采用了去除法。 BOD5单位能耗能耗，去除的每单位COD能耗，服务的每年每单位人口当量的能耗以及每年用来描述能耗的每单位人口当量的能耗。污水处理厂的能效指标与以下因素有关：

（1）污水处理规模。在其他因素相同的情况下，在设计处理能力的范围内，污水处理厂的单位综合处理能耗与处理规模成反比；

（2）进出水水浓度。进水浓度越高，排放标准越高，单位综合处理能耗越大； 

（3）治疗过程。在通常使用膜处理装置的污水处理厂中，膜生物反应池中高浓度的MLSS需要增加水动力和曝气强度，并且在泥水分离过程中必须保持膜驱动压力，并对该装置进行综合处理能耗比较大； 

（4）运行负荷。较低的运行负荷将增加设备的综合处理能耗。

根据厂区功能单位，污水处理厂能耗的统计范围为：

（1）生产系统，包括网格，预处理系统，生化反应系统和回收系统等。应注意污水处理厂的能耗为标准分析和水平比较时，有必要统一生产系统的能耗统计。一些污水处理厂的生产系统不包括深度处理，或者处理后的污泥水含量较高，这将显示较低的能耗指标。 

（2）辅助生产系统，包括电源系统，机器维修车间和仓库等；

（3）辅助生产系统，包括办公室，食堂，轮班，车间浴室，休息室，更衣室等； 

（4）企业储存，供应（包括出口）损失的换算和计量。在整个污水处理过程中（不包括污泥处理单元），生化处理单元的运行能耗占整个污水处理厂的55％至60％，其中能耗最大。污水处理系统约占用电量的25％。处理车间中的污泥脱水，消化和处理以及除臭也是具有相对完善设施的污水处理厂中重要的能源消耗环节。由于上述设施尚未在我国目前的污水处理厂中广泛普及，因此，随着环保要求越来越严格，将来污水处理厂的总能耗和强度将得到显着改善。下面重点分析预处理，生化处理和污泥处理三个环节的能耗特征。

1.1预处理

用于污水提升和混合的泵系统是预处理单元中的一个高能耗环节。泵的功率，电动机，泵使用的驱动系统以及流量控制方法是影响泵效率的主要因素。如果实际操作条件不能满足泵的最佳效率点，则泵内液体的湍流，摩擦和回流会导致泵系统的效率降低和扬程降低。预处理装置的主要耗能设备包括污水提升泵，冲洗泵等。

1.2生化处理

生化处理中的曝气是处理单元的关键能耗部分，约占总能耗的50％。曝气系统的能耗受好氧细菌数量，进水量，出水水质，处理技术，处理规模和使用寿命等因素的影响。生化处理单元的主要耗能设备包括鼓风机，污泥回流泵，螺旋桨，搅拌器等。

1.3污泥处理

常用的污泥处理工艺包括污泥的增稠，消化，脱水，稳定化等。污泥处理系统的能耗与污泥量，污泥泵的选择和运行以及水的含水量等因素有关。污泥。华南污水处理厂各处理环节采用改进的AAO工艺的主要耗能设备：

（1）预处理环节包括污水提升泵，冲洗泵，事故污水泵和罗茨鼓风机；

（2）生化处理环节是潜水推进器，好氧至低氧回流泵和鼓风机；

（3）消毒和尾水处理环节是尾水提升泵；

（4）污泥处理过程包括污泥干燥机，给水泵，榨水泵和洗涤泵。广东某污水处理厂，采用AAO微曝气氧化沟工艺处理生活污水和工业废水混合污水。分析了预处理，生化处理和污泥处理单元的设备能耗。结果表明，罗茨曝气风机，污泥提升泵，污泥回流泵，格栅净化机，带式压滤机和反冲洗泵的运行能耗分别占42％，30％，7％，5％，3％，分别为2％。

2.污水处理厂的节能策略和措施

2.1预处理节能措施

预处理过程的能耗主要来自污水提升泵，其能耗占整个预处理过程能耗的95％。目前，大多数污水处理厂在选择泵时都选择了更高的设备扬程，这导致了高能耗。设计泵压头时，应使用液压系统精确计算污水处理系统的总水位。此外，城镇中的一些污水处理厂没有调整进入该厂的水量以实现连续的水流入，这导致泵的频繁启停，导致泵房的能耗很高。 。在选择水泵机组的基础上，根据吸水特性，如变频泵和定速泵的组合，合理地调整水泵的运行分组，以在安全运行范围内实现高水位运行。 ，这也有利于节能。此外，定期对水泵单元进行大修和维护，及时更换轴承和叶轮，并通过减少表面粗糙度实现水泵的连续高效运行。

2.2曝气系统采取的节能措施

目前，大多数采用活性污泥法的污水处理厂普遍存在溶解氧浓度波动大，曝气过度等问题，影响污水处理效果，导致能源利用效率低下。曝气系统可以从以下几个方面实现节能目标：

（1）根据日高峰或小时高峰所需的溶解氧量合理设置曝气系统的规模。当溶解氧不足时，有效控制通气率可使活性污泥在一段时间内正常工作。影响污水水质；

（2）在选择曝气设备时，要综合考虑供氧能力和调节能力，以提高曝气系统的实际曝气效率；

（3）采用变频调速系统控制风量；

（4）设计的反应器结构应根据氧气的传递规律进行设计。

北部的污水处理厂通过在线检测溶解氧的浓度来结合水质和水量的特征，以在需要出水水质时控制其达到最低浓度要求，并确保处理后的水进入二级沉淀池具有一定的溶解氧浓度，防止厌氧反应的发生，以合理减少鼓风机的风量，达到节省曝气能耗的效果。此外，目前大多数污水处理厂都使用微孔曝气，这很容易堵塞，从而增加了能耗和维护成本。就氧气传输效率而言，射流曝气器具有明显的优势。单位功耗处理BOD5和COD。该量分别比微孔曝气装置高30％和110％，显示出更高的能源效率。一些污水处理厂使用数学模型，模拟，人工智能等手段来控制生化处理单元的曝气量，但是这些手段的应用尚未得到广泛推广。

2.3污泥处理的节能措施

在污泥处理过程中，污泥脱水是关键的能耗单位。通过添加高效絮凝剂可以达到降低能耗的目的，可以提高污泥的沉降性能。过热和热电联产系统利用厌氧消化产生的沼气，可以为污水处理厂的其他单元提供能量并实现能源效益。污泥的垂直高干脱水，污泥囊式厌氧消化，污泥除砂预处理，高效热解炉，四轴大容量叶片干燥等措施可以在一定程度上实现节能。这些措施可以将污泥转化为燃气，从而实现资源利用。另外，诸如污泥的热水解之类的预处理方法可以减少污泥的体积，同时增加污泥中易于生物降解的物质的比例，从而增加沼气的产生。在现阶段，研究机构已经建造了可以充分利用我国城市污泥和其他废物的核心设备。因此，该设备已为我国的能源转化过程和污泥处理能力进行了有效推广。做出了巨大的贡献。充分利用厌氧消化过程中产生的沼气作为污泥处理所需的能源，也可以实现节能效益。对于具有一定规模的污水处理厂，可以通过设置和运行厌氧消化-热电联产装置来实现污水处理厂部分能耗的自给自足。

3.开展污水处理厂节能工作

污水管网，污水泵站和污水处理厂共同构成了城镇巨大的污水处理系统。这个庞大的系统如何实现污水处理的高效率，安全性和满负荷能力，从而达到各种污染物排放标准并实现设备的节能降耗和降低运营成本是相关运营商面临的极为现实的问题。 。在我国政策的强烈要求下，某些地区发展了污水管网和污水处理厂的联合工作，从而满足了高效，安全和满负荷的要求。该技术主要使用先进的信息技术和Internet技术。 ，可以实时监控以有效地调节和控制能源。该技术不仅使用信息技术，还使用GPS和PCL技术。它主要利用仪器和摄像头功能，可以有效地控制工作环节，从而实现了人工智能系统。每个设备还可以存储数据。内容是共享的，从而提高了监视的强度和准确性，这使污水处理厂的操作更加方便，高效。另外，该系统应用人工智能来确保系统的安全运行。该系统的开发填补了我国污水处理行业的空白，从而实现了利用新技术实现人工智能控制，还满足了国家节能降耗的政策要求。 ，使城市污水处理工作能够迅速进行，又节约能源。

4.结论

北京于2014年发布了《城市污水处理能耗标准》（DB T1118-2014），这是中国第一个污水处理能耗标准。污水处理厂中一些高能耗的环节可以通过有效的技术降低能耗，使污水处理更加经济高效。技术人员还必须加大对污水处理各个方面的研究，开发更好的技术来服务于污水处理工作，以确保中国经济更快更好地发展。