污水处理厂节能优化措施分析及研究

陈建昌 李占江 袁国光 河钢邯钢能源中心

1 前言

随着环保要求的不断提高和节能意识的增强，对污水处理厂精准管理和成本能耗控制提出了更高的要求，需要长期对生产运行成本进行分析结束语与优化控制，对系统持续进行改善。在污水处理厂成本构成中，能耗指标是污水厂生产运行成本的重要组成部分，反映出污水厂运行效能与技术管理的先进性，其指标约占处理成本的50～70%左右，做好此项节能工作，具有十分明显的效果和降本增效意义。

2 概况

某钢厂工业污水处理厂于2004年投建，2006年建成投产运行，设计处理水量72000m /d，目前实际处理水量约62000m /d，处理后产水优于GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准的A 类标准，达到GB 50050—1995《工业循环冷却水处理设计规范》水质要求，产水全部回用于钢厂生产系统循环补充水。

具体处理工艺流程为：生产废水净压力回收管网进入污水处理厂，先经旋转格栅进行杂物拦截，进入来水调节池，调节池内安装潜水搅拌器对废水进行搅拌防止其沉淀；废水经潜水电泵提升至配水池及前混凝系统，加入石灰、混凝剂、助凝剂进行混凝聚合反应；反应后中间水进入高密度沉淀池，通过斜管填料进行泥水分离，上部净水经回流渠，进入V型滤池，经滤池过滤后流入再生水产水箱，由压力泵组供给生产用户。斜管填料进行泥水分离后，污泥沉淀至高密度沉淀池下部，由底部污泥泵组输送至污泥储池，再经隔膜泵输送至板框压滤机，压榨成泥饼装车外运。

图1

附表：2018年污水处理厂耗电量统计表

3 运行能耗现状

污水厂运行能耗主要为电耗、仪表用压缩空气消耗。通过对该污水厂2018 年运行能耗进行统计分析，电耗为0.159元/吨水，压缩空气为0.005 元/吨水，电耗占到运行能耗的97%，是能耗节能控制、成本挖潜的主要优化目标。

目前我国目前污水处理电耗平均水平为0.26kWh/m ～0.40kWh/m ，从附表可以看出，该污水厂平均电耗约为0.318kWh/m ，尚有进一步优化挖潜的空间。

4 运行工艺耗电分析

通过对污水厂生产运行现状综合梳理，从三个方面对电耗使用中存在问题、节能优化空间进行了分析：

4.1 生产设备缺陷造成的电耗增高

通过对工艺、运转设备进行检查、核算，生产工艺中存在2项缺陷，导致设备运转电耗增加：

（1）调节池中共安装有潜水电泵4 台（Q=1050m /h，H=14m，55kW），由于出口逆止阀不严，部分污水通过逆止阀门回流至调节池，既造成了水的浪费，又增加了水泵的电耗。

（2）部分轧钢厂排水为压力排水，现工艺为先排入进水调节池，再提升至处理系统，造成此部分排水余压损失，并造成了二次提升。

4.2 可通过工艺优化降低的电耗

（1）污泥储池搅拌器：2座污泥储池共有搅拌器2套（电机22kWh），连续运行。根据高密度沉淀池污泥泵排泥的规律，对污泥储池搅拌器运行时间进行调整，按照污泥储池泥位来控制搅拌器运行时序，由连续运行改为间断运行。

（2）污水厂加药间设计聚合硫酸铁储药池为地下式，用加药泵加压至前混凝系统加药点，2台加药泵（电机0.25kWh）连续运行。通过对加药点位置和空间进行实际测量，建议安装高位加药储罐，加药方式由压力加药改为自流式加药。

（3）再生水外送泵是污水厂耗电较大的运行设备，配有5台中开双吸泵（Q=1000m /h，H=60m，220kW），目前外送压力平均约为0.42MPa。通过对供水用户的调研和管网运行的压力趋势计算，目前外送压力存在盈余，可以考虑适当降低外送管网运行压力，进而降低外送泵运行电流，节约电耗。

4.3 利用电网峰平谷电价差节约能耗

（1）高密度沉淀池污泥提升泵：可调整为谷段运行。

（2）板框压滤机隔膜泵：可调整为平段、谷段运行。

（3）V型滤池反洗时间：可调整为平段、谷段运行。

（4）污泥储池搅拌器：可调整为平段、谷段运行。

5 优化措施及效果

5.1 消除设备缺陷，避免电耗浪费

（1）对潜水提升泵逆止阀门进行检修，更换了密封配件，并对微阻缓闭装置进行了清洗调整，使得逆止阀门达到开关灵活、系统可靠、关闭严密的技术要求，消除了回流水的问题。故障整改后，减开1台潜水提升泵，按照运行电流90A核算，每月节减电量约33840kWh。

（2）对轧钢厂约100t/h 压力排水管道进行改造，由现排至废水调节池，改为直接排至配水渠，避免了二次提升的电耗，每月节减电量约2746kWh。

5.2 工艺实施优化，减少系统电耗

（1）按照系统排泥时序，对污泥储池搅拌器运行时间进行了间断运行试验，运营时间由每天24h核减为12h，重新修订运行时序后每月减少电耗13464kWh。

（2）对聚合硫酸铁加药方式进行了改造，在前混凝池上方安装了两个高位储药罐，两个储药罐一用一备，防止出现储药中断的情况，加药方式改为自流式加药，停运了2 台聚铁加药泵，每月减少运行电耗306kWh。

（3）通过对供水用户的调研和管网运行的压力试验，通过调节供水泵变频器频率，在满足用户正常供水需求的情况下，将外送压力由0.42MPa将为0.30MPa，降低了水泵运行电流。

根据N1方程，压力降低后，供水泵电机电流减少，电耗随之减少，计算可得，每月可减少供水泵电耗67361kWh。

5.3 合理使用峰平谷电价差，进一步节能降耗

根据电网峰平谷电价差，对生产工艺中间断运行的设备合理进行运行调整，按照“平谷段多运行，峰段（尖峰段）尽量停运”的思路，重新修订了污水厂运行管理规程：

（1）高密度沉淀池污泥提升泵，2台泵运行，每台每天运行4h 左右，采取谷段运行的方式，与峰段相比，每月节约电价差额904元。

（2）板框压滤机隔膜泵，2 台泵运行，每台每天运行6h 左右，采取谷段和平段运行的方式，与峰段相比，每月节约电价差额1141元。

（3）V型滤池反洗时间，所有滤池反洗时间均要求在平段、谷段进行，避免反洗泵在峰段启动运转，2台反洗泵，每台每天需运行4h左右与峰段相比，每月节约电价差额904元。

（4）污泥储池搅拌器优化为间断运行后，将运行时间调整为平段和谷段，进一步降低电耗费用。

5.4 实施后效果

以上节能优化措施全部实施后，污水厂耗用量明显降低，污水厂优化改造后平均电耗约为0.265kWh/m ，与优化改造前对比，降低了16.7%，节能降费效果十分明显。

系统优化后耗电量统计表

6 结束语及建议

（1）河北某钢厂污水厂节能优化策略，按照“找短板，结合电价调工艺”的思路，对污水厂污水提升系统进行了设备消缺大修，对混凝系统、加药系统、再生水回用系统进行了工艺优化，对污水厂生产运行规程进行了合理修订，已达到降能耗，减成本的目的。

（2）目前有很多污水厂投产年限长、设备和工艺老化、生产运行能耗达不到要求，在不进行大投资、改造下，降低生产能耗，尤其是降低电耗指标，达到节能挖潜、降低生产成本的目标，此厂的成功作法为面临同类问题的钢铁行业污水厂积累了宝贵经验。