乌鲁木齐头屯河区污水处理厂运行能耗分析与节能措施

王广卿，马建强

头屯河区污水处理厂（830023）

乌鲁木齐头屯河区污水处理厂运行能耗分析与节能措施

王广卿，马建强

头屯河区污水处理厂（830023）

介绍并分析头屯河区污水处理厂流程中各个处理构筑的能耗情况，并针对各个构筑物提出有效的节能途径，使污水处理更加节能，更加高效。

能耗分析；处理构筑物；节能措施

0 引言

头屯河区污水处理厂（简称头区污水处理厂）位于新疆乌鲁木齐市头屯河区，处理工艺采用改进型SBR法，主要处理头屯河工业区的工业污水及居民区的生活污水,日处理量1.5吨。主要流程为:污水收集设施(包括污水管道、雨水管道、工厂排放水管道等)→污水提升泵站→粗格栅→细格栅→沉砂池→初沉池→厌氧池→曝气池→二次沉淀池→排水管道。其中核心处理流程可分为一级处理和二级及以上的深度处理[1]。深度处理流程主要采用好氧处理流程、厌氧处理流程两者相结合的处理方法。

1 各个处理构筑物的能耗分析

1.1 污水提升泵站的能耗分析

当污水通过城市下水管道收集,集中输送到污水处理厂,需要用提升泵站将地势较低污水提升到地面的处理构筑物，因此泵站需要有很高扬程，电耗十分可观，电耗是污水提升泵站的主要能耗。

1.2 格栅的能耗分析

当污水经过格栅时，利用栅条拦截污水中粗大的杂质，由于栅条的阻挡会引起水头损失,需要有水泵提升污水以增大污水的势能,因此格栅处理流程的主要能耗在于提高水力势能克服水头损失。

1.3 沉砂池和初沉池的能耗分析

沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。头区污水厂选用的是钟式沉砂池。沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，能耗消耗不大。

初沉淀池处理的对象是SS和部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。头区污水厂选用的初沉池为平流沉淀池，其主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机、刮泥撇渣机、吸泥泵等，但由于排泥周期的影响，初沉池的能耗比较低。

1.4 厌氧池的能耗分析

厌氧处理工艺的能耗相对较低,主要是通过厌氧细胞先分解污水中的有机物质，只是厌氧处理过程中，污水停留时间很长，并且还要保证好的处理效果，尽管如此，厌氧处理的发展前景很可观。

1.5 曝气池的能耗分析

头区污水处理厂曝气池是用机械的方式从池底充入空气，通过池底曝气让空气和污水充分混合，从而使空气均匀地分布于污水中，提高好氧处理的效果。污水在曝气池里的停留时间一般会在2 h以上,而且曝气池的容积相当大,需要鼓风机的电机功率很大，且要昼夜运行，是整个污水处理工艺中的能耗大户。

1.6 二沉池及污泥处理的能耗分析

二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上,能耗比较低。污泥处理工艺中的浓缩池，污泥脱水、干燥都要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的，这些设备的电耗功率都很大。

2 污水处理的节能措施

2.1 污水提升泵房

污水提升泵房要节省能耗,主要考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵，让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率也是有效的办法，并且要定期对水泵进行维护，减少摩擦。

2.2 沉砂池

尽量采用重力排砂，避免使用机械排砂，可大大节省能耗。

2.3 初次沉淀池

初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。

2.4 厌氧池

提高厌氧池的处理效率,为后续曝气池好氧微生物处理污水减轻负担，前期的厌氧处理起到预处理的目的，并且将难处理的有机微生物先期分解,厌氧处理节省近20%的曝气能耗。此外厌氧菌工作时产生的废气—沼气，有的大型污水处理厂通过设备进行收集、压缩，然后进行燃烧，如果沼气量小就用碱水溶解，然后排放，但是也有直接排放到大气的，因此沼气收集利用也是节能减排的一个方向。

2.5 生物处理构筑物

曝气系统的能耗相当大,对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷,但目前仍然可划分为2种:第1种是采用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;第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。微孔曝气，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。此外，自动控制系统应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧存在浓度梯度，既减少了能耗，又可以改善处理效果，减少污泥量。

2.6 二次沉淀池及污泥处理

二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。

污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。头区污水处理厂的脱水污泥的处置方法是将其含水率降至80%以下，外运垃圾填埋场填埋，部分用于厂区绿化的肥料。因此脱水污泥需要考虑如何回用，由于含有丰富的有机质、氮、磷等营养元素，适合用于农业用途与建筑材料用途，但其中也含有重金属等有害物质，需要在回用前对污泥进行脱除重金属的处理[3]。

3 结论

由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺,节能措施的制订和实施常常超前。城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步。多数节能途径和手段常常由操作管理人员结合各处理设施实际情况提出,具有经验性和个别性。希望通过实践加以污水处理学科领域的技术创新、新材料和新设备，使污水处理厂处理流程更加节能增效。

[1]王宝贞.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,1990.

[2]王强.城市污水处理厂污泥的回用[J].建材与装饰,2010,07:218～219.