城市污水处理工厂加工工艺及节能理念应用初探

何嘉茜 吴子芳

(中山火炬水务有限公司 广东中山528437)

城市污水处理厂是解决城市水污染问题的环境工程，对于环境和社会都能够带来显著的作用。城市污水处理厂发展至今，仍然属于高能耗产业，高能耗造成了污水处理的高成本，同时也使得我国的能源危机进一步加剧，我国经济的告诉发展使得对于能源的需求与日俱增。到2010年为止，我国已经拥有城市污水处理厂2630座，在污水处理的过程当中，能源的逍遥主要是电能、燃料和药剂等，在这当中，电能的消耗占到了总能耗的90%。目前我国82%以上的污水处理厂的能耗都高于0.440kwh·m-3，这与其他的发达国家的差距较大，说明我国在污水处理方面的节能潜力是非常巨大的，如果找到合理的方法，节省污水处理所消耗的能源，对于国家和相关的运营部门都能产生巨大的效益。

1 污水处理厂工艺的选择

污水处理厂的加工工艺是污水处理厂的设计核心，同时也是决定污水处理能耗的关键。就城市污水处理厂来说，废水的可再生性通常较好，基于对运营费用的考虑，大部分的污水处理厂都采用了生物处理的工艺，据统计，氧化沟工艺、SBR工艺和A2/O工艺在数量上和处理能力上共占了全国80%的使用量。根据进水水质以及处理程度要求的不同和污水处理厂选地的限制，除传统的曝气池工艺外，还有许多工艺可供选择，氧化沟工艺所需要的设备较为简单，也方便管理，且不需要二沉池，在上世纪90年代中后期被广泛采用，但其曝气设备的能耗比传统的曝气池工艺要高；而SBR工艺更节省用地，且自我控制程度较高，更适合模块式的扩建，但在使用过程中设备的闲置率较高；根据污水的回用要求的提高，MBR工艺开始得到推广，出水水质都高于一级A标准，但这种工艺的设备维护费以及能耗都相对较高。根据统计数据分析，污水在处理过程中能耗最大的几个地方在于污水提升、污水处理以及污泥处理三个阶段，这三个部分的能耗之和占到了污水处理厂总电耗的80%以上，基于这点考虑，节能理念在污水处理中的运用将主要用于这三个部分。

2 节能理念在污水处理过程中的运用

2.1 总体设计

污水处理厂的进水管高程以及最终的出水水位一般都是有规划决定，在处理厂的设计中是不能随意更改的。因此为了降低污水的提升高程，在水力高程的设计过程中，可以考虑尽量将污水处理厂的构筑物设置在地势较低或接近出水水体的地方，以出水水位的高程为基准，只要求排放构筑物中的水位满足尾水的排放需求即可。在设计时，总图的布置应该尽量顺畅、紧凑，尽可能地减少管道的迂回和转折，缩短管道的输送长度，以减少处理工艺线中的水头损失。尽量减少跌水，在计算水头损失是要求准确，在安全余量的选择上要求更加合理。城市污水的处理量很大，在设计时只减少一米的提升高度，对于电量的消耗就可以节省上万千瓦时，这对于能源的节省来说是相当可观的。

2.2 污水提升泵的布置

通常情况下，污水处理厂的污水来源都比较复杂，在不同时段里水量的差异都较大，因此在进行污水处理厂的设计前就应该进行细致的调研工作，了解污水水量的变化规律，根据实际情况对提升泵的数量和流量进行适当的组合。目前变频技术压在污水处理厂的设计中已经得到普遍的使用，再配合正确地调控方式，就可以有效避免污水提升泵的频繁启动和停止，以节省相当大一部分的能耗。另外由于进水提升泵房的布置一般都临近出水井，可以为每台提升泵分别设置出水管，分别与出水井相对应，通过这样的方式就可以去除出水管路上的隔离阀门和止回阀，不但可以节省投资，还能够减少沿程水头的损失，以降低污水的提升扬程。同时在选择提升泵是，要认真研究泵的性能曲线，应在高效区内对泵的工况点进行落点。在泵自动运行时，一般选择用液位进行控制。在设计进水泵房时，就应该对控制液位有所预期。

2.3 污水处理阶段

污水处理阶段的耗能单元可以分为好氧处理和厌氧处理两个方面，而好氧工艺的曝气系统是污水处理阶段的主要耗能单元，将节能理念应用到曝气系统，减少曝气阶段的能耗，将对整个污水处理厂的节能带来显著的效果。通过前人的总结和研究，曝气装置的节能措施主要有一下几个方面：（1）精确设计，采用压力损失较小的局部部件和棺材，以避免不必要的局部损失；（2）在单侧设置曝气装置，在水流的断面上形成旋转推流，以使液体和气体充分接触，提高氧气的转移率；（3）利用微气泡扩散装置来产生微小气泡，以加大气体与液体的接触面，从而提高氧的利用率；（4）使用混合效率更高的潜水搅拌器等装置来替代曝气装置；（5）使用节能效果更佳明显的变频调速风机（6）安装自动调节装置，通过对曝气池中的氧浓度进行实施监测来调节供氧量。

2.4 污泥处理阶段

污泥处理主要包括了污泥浓缩、稳定和脱水三个部分，污泥浓缩主要采用重力浓缩、气浮弄错和离心浓缩三种方法，通过研究比较，重力浓缩的能耗较低，但浓缩效率低，目前提出的生物气浮可以代替重力气浮，是降低污泥浓缩阶段能耗的有效途径；在污泥稳定方面常用的方法有厌氧消化、好氧消化以及污泥堆肥等，但也有相当一部分的污水处理厂的污泥不经过稳定处理，在污泥稳定技术中，厌氧消化能够在处理过程中产生沼气，以补偿用于消化所耗费的能量，因此从节能角度考虑，厌氧消化是污泥稳定部分的可行方法；而污泥脱水所用的方法主要是机械脱水，但机械脱水一直受到能耗的限制而难以发展，改进现有的脱水工艺，开发新的脱水工艺就成了现今降低污泥脱水阶段能耗的途径。

3 总结

城市污水处理厂是改善人民生活，保护自然环境的良好途径，但过大的能源消耗一直制约着污水处理厂的发展，同时过多的能耗也会对环境造成不小的影响，因此如何降低城市污水处理厂的能量消耗就成为了持续受到关注的问题，本文通过从污水处理厂的工艺选择和处理过程中各个部分的节能理念的应用，提出了降低污水处理能量耗费的建议，以求能在今后污水处理行业的发展中起到一定的作用。

[1]赵丽君.天津纪庄子污水处理厂运行回顾(上).给水排水.1995.(1)

[2]赵宝江,李江,王丽萍.污水处理厂节能减排的实现途径分析[J].环境保护与循环经济,2010,30(011):49-52.