污水处理厂节能降耗技术措施和途径探讨

魏全源

（天津市华博水务有限公司 天津 300011）

污水处理厂节能降耗技术措施和途径探讨

魏全源

（天津市华博水务有限公司 天津 300011）

污水处理厂运营费用主要由能耗、药耗、设备维护保养及重置费用、污泥外运及处置费用、管理费用和委托检测费等组成。要实现污水处理厂运行成本的全面控制，就要从以上几方面深入挖掘节能降耗潜力，本文主要从可研阶段工艺设计、设备选型、运行中节能减排管理及污泥处置四方面介绍了如何做到全流程控制成本目标。

BOT；污水处理厂；节能降耗；运行成本

目前新建污水处理厂多是以BOT模式运行，特许经营期一般都在15～25年，在投资总额、税收、特许经营期限、运营服务费等商务条件通过BOT协议既定的情况下，运营费用是决定BOT污水处理厂获取利润的关键影响因素。

1 工艺选择

设计初期在选择工艺时，必须考虑工艺的特点、能耗，并结合工程所在地区的自然环境条件、社会环境、进水水质情况、出水水质要求等进行综合判断，且应该把握全局，对整个流程进行把控，以污水处理全流程节能降耗为目标，以水质保证为约束条件，以“全局最优、局部适应”为原则[1]。

1.1 主体工艺选择

当前我国城镇的污水处理厂采用最普遍的工艺是：传统活性污泥法、SBR法、AB法、A/O、A2O、氧化沟以及BAF等。杨凌波等人通过对二级处理工艺的能耗进行统计，由高到底依次为延时曝气、SBR、生物膜、氧化沟、A/O、传统活性污泥法、A2/O、土地处理和人工湿地、AB法[2]，根据建设部统计，A2/O工艺、氧化沟工艺和SBR工艺在数量和处理能力方面占全国80%左右[3]。近年来，A2O工艺因其较好的脱氮除磷效果而广泛应用于城市污水处理中，随着运行经验的积累，A2O工艺衍生出多点点进水、多点内回流和外回流等改良A2O、倒置A2O，多段AO等多种方式运行。

在对生化池进行设计时，应对处理构筑物进行合理分组，以适应水质水量的变化，如曝气池前端在铺设曝气头的同时可以安装搅拌器，在进水氨氮值较低时，可以通过减少好氧池的体积使硝化反应时间发生变化，控制硝化程度，使出水氨氮维持在设定值范围，避免过度曝气造成电耗的浪费，这既有利于工艺稳定运行，也有利于节能。

1.2 深度处理部分

从技术可行性和经济合理性角度考虑，有机物（CODCr、BOD5）和氮、磷的达标去除应尽量在二级生物处理工艺单元中完成，特别是TN和NH3-N的去除。深度处理是在二级强化处理之后，为进一步去除有机物、SS和TP等而采取的物理、化学或生物处理措施[4]。通常深度处理以过滤工艺为核心单元、混凝沉淀为强化手段，保证出水的稳定达标。

目前应用较多的深度处理单位为高效混凝沉淀池（由混凝池+絮凝池+斜管沉淀池组合而成）+过滤，王立东[4]等人对江苏某污水处理厂升级改造采用的是高效混凝沉淀池+V型滤池工艺；陈贻龙[5]对昆明市第二污水处理厂升级改造采用的是微砂循环高速沉淀+V型滤池；张颖[6]等人对扬州市六圩污水处理厂对高密度沉淀池+转盘过滤器与活性砂滤池两种深度处理工艺进行比较，若高密度沉淀池运行不稳定，出水浓度较高，转盘过滤器运行效果也会变差，反冲洗频率增加，影响过水速率，谁量较大时易造成溢流，最终建议采用高密度沉淀池与活性砂滤联合使用。

2 设备选择

在污水处理厂工艺确定后，设备配置是污水处理厂能否达到预期处理效果的关键。在活性污泥处理系统中，污水处理厂能耗成本占污水处理厂运营维护成本的30%～80%[7]。其能耗主要集中在提升系统、生化处理系统（包括曝气和搅拌）、污水回流系统等方面，因此在设计初期，应该重点考虑这几方面的节能措施。

2.1 水泵部分

污水处理厂水泵是必不可少的设备之一，提升部分、外回流和内回流均需要配置一定数量水泵，除可以选择大小泵匹配配置外，同型设备中选择安装一定数量的变频器应用较多，对于初期处理负荷达不到设计要求和有机负荷变化比较大的污水处理厂尤其重要。从工艺参数的控制上，变频泵的使用可以实现工艺参数的设定如外回流比、内回流比与进水负荷匹配，不但增加了工艺调整的灵活性，而且能达到节能降耗的目的。某厂总计采用36台变频泵，节能40%，全厂电耗节约6.3%，全年节省500万元。国内的工程实际运行数据表明，使用变频调速设备可使水泵平均转速比工频转速降低20%以上，综合节能效率可达20%～40%。与采用挡板、阀门调节流量相比，可节能40%～60%[7]。

2.2 鼓风曝气部分

生化处理单元主要由曝气系统和其他机械系统如搅拌、回流污泥和二沉池设备等组成，是污水处理厂的核心部分，其能耗占全厂能耗的50%～70%[8]，因此曝气系统的节能降耗对整个水厂的成本影响较大。

曝气系统总体上可分为鼓风曝气和机械曝气两大类，机械曝气在氧化沟工艺中采用较多，相对能耗较高，鼓风曝气中空气悬浮离心鼓风机是近几年来兴起的一种新型离心鼓风机，该风机具有高效、节能、低噪音、运行可靠和长期无需维修保养的特点，无喘振问题，且维护量小，最重要的是风量可调范围比较大，调节风量范围为40%～100%，随着风量下降，效率降低较少，特别适用于负荷逐级提升的污水处理厂，大大降低了鼓风曝气在污水处理吨水成本中的比重。采用空气悬浮离心鼓风机较单级高速离心鼓风机节省约12%，较罗茨风机节省31%[9]。

2.3 曝气头选择

扩散曝气系统是目前使用最为普遍的充氧方式，曝气设备的充氧能力取决于多个因素，包括曝气头类型、池体形状、扩散器安装深度、水温、环境大气压、曝气器设计以及污水的特征等。在曝气头的选择时应考虑选择氧利用率高且维护保养费用低的曝气头，目前采用的橡胶膜片式微孔曝气头，与传统曝气器相比，已经有很大程度改进，具有气泡直径小，布气均匀，氧利用率高、能耗低、动力效率高等优点，与止回水膜片的应用，防止了普通曝气器易堵塞易破裂的弊病，从而大大延长了寿命。

3 运行管理方面

加强日常管理，可以为污水处理厂节能降耗提供科学化的运行方式，根据进、出水水质调整生化池核心工艺运行模式及运行参数，日常运行中如负荷变化较大，及时调整水泵频率及相应回流比例，保证水泵在高液位及高频率状态下运行，及时调整曝气

量，避免过度曝气造成能源浪费，及时调整消毒药剂及混凝药剂的投加量；采取错峰运行，降低峰值负荷；制定设备维护保养及大修计划，并严格执行，保证设备完好率及设备工作效率；节能降耗措施的真正落实还需要一线员工的日常规范操作及意识，因此制定完善的考核激励机制是非常必要的，赏罚分明，调动员工积极性，实现企业和员工双赢。

4 污泥处理方式

全球污水处理行业正面临日益严峻的来自污泥处理及管理方面的挑战。污水处理厂的污泥问题是每个污水处理厂必须重点关注的问题，运营费用中，除了脱水过程中的电耗、药耗，脱水后的污泥处置费用也占了很大的比重，除了研究如何在工艺运行方式上实现污泥减量化外，还应改进现有污泥脱水工艺及设备，以期进一步降低污泥含水率，以达到减容目的，减少后续处理压力。在污泥最终处置上，目前对中小型污水处理厂，往往要运至污泥填埋厂集中填埋，因为长距离运输产生额外的运费和处置费用。目前从污泥中回收资源的技术正在不断涌现，应该积极研究并探索出污泥最终处置方式，尽量做到因地制宜，真正做到污泥资源化利用，减少中间环节产生的额外费用。

5 结语

污水处理厂的运行成本受多方面因素影响，真正做到节能降耗需要从设计初期工艺选择、设备选型、污泥处理及处置方式等方面多加考虑，为节能降耗的开展奠定硬件基础，工艺运行过程中，根据本厂水量、水质等实际情况，制定可行的节能降耗措施及相应的奖惩制度，做好设备的维护保养及大修计划，并采取相应措施保证严格落实到位，做到全面控制，严格管理以最大可能实现节约成本，才能为企业赢得最大的利润。

[1]刘翔礼，张金松，施汉昌等.城市污水厂全流程节能降耗优化运行策略[J].中国给水排水，2009（16）:30-36.

[2]杨凌波，曾思育，鞠宇平等.我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J].给水排水，2008,134(10)：42-45.

[3]陈功，周玲玲，戴晓虎等.城市污水处理厂节能降耗途径[J].水处理技术，2012,38(4):12-15.

[4]王立东，王阿华.污水处理厂提标改造措施选择与工程实践[J].中国给水排水，2010,26(8):30-36.

[5]陈贻龙.昆明市第二污水处理厂深度处理及改造工程设计[J].给水排水，2009,35(1):27-30.

[6]张颖，仲巍巍，严俊泉.扬州市六圩污水厂两种深度处理工艺的比较[J].中国给水排水，2012,28(24):18-22.

[7]徐晓宇，李春光.污水处理厂运行的节能降耗技术进展[J].给水排水，2009,35（12）：47-50.

[8]金昌权，汪诚文.污水处理厂能耗特征分析与能耗指标的建立[A].第三届中国城镇水务发展国际研讨会论文集[C].在线出版日期2011.3.28

[9]宋文清.空气悬浮离心鼓风机在污水处理厂中的应用[J].城市道桥与防洪，2012,8（8）：114-116.

魏全源（1982—），女，天津，硕士研究生，污水处理厂运行与管理。