污水厂运行节能降耗措施

时间：2024-08-31

文_卢敬斌广州资源环保科技股份有限公司

1 工程概况

乐昌市九峰镇污水处理厂，于2019年6月开工建设，2020年12月运行，设计日处理能力为1100t，总占地面积3800m2。厂区内工程总造价约850万元，共建设污水处理厂1座及铺设污水收集管网约6km，收水服务范围为乐昌市九峰镇镇区范围内的生活污水，服务人口约5500人。本项目出水水质需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）一级标准中的较严值，生活污水经AAO+深度处理工艺处理后排入排洪渠，最终进入九峰河。

该厂处理工艺流程为：格栅沉砂预处理+厌氧池+缺氧池+好氧池+竖流沉淀池+砂滤池+消毒处理后达标排放，进出水水质数据见表1。

表1 污水处理厂进、出水水质情况及排放标准汇总表

2 污水处理厂进行节能降耗的必要性

污水处理厂在运行过程中能源消耗大、能耗效率低，需要高额的运行费用支撑，污水处理厂各阶段的能耗比例如下：生物处理段占总能耗的62.19%～71.14%, 预处理段占总能耗的23.47%～25.11%, 污泥处理段占总能耗的4.07%～13.85%。污水处理行业既属于环保公益性事业，同时也属于能耗密集型行业，对污水处理厂工艺的设计、设备的选用及运维管理的水平等方面实行节能降耗措施显得尤为必要。

3 从处理工艺设计及运维管理中探求节能降耗方法

3.1 设置污水调节池及变频提升泵

在污水收集管网的末端，设置一个污水调节池，有效容积按6h平均时处理水量设计。污水调节池不但能进行初步沉降、分离及均衡进水水质，有利于下一道处理工序，同时可以调节进水高峰期的污水水量，从而达到减少污水提升泵的装机功率及降低电耗的目的。

污水提升泵有一共有2台P=1.5kW，一用一备，其节能降耗方法主要是安装变频器。由于提升泵选型时是按最低运水位确定水泵扬程的，但调节池内水位多数情况均高于最低运行水位，从而导致提升泵的实际瞬时流量大于设计平均时处理水量。因此，可设置变频提升泵，通过提升泵出水管上电磁流量计反馈的电信号，降低提升泵电机的运行频率，节省电能。

3.2 调整缺氧池的搅拌机运行数量及时间

九峰镇污水厂的缺氧池中设置分别有2台P=2.2kW的潜水搅拌机。潜水搅拌机的主要功能是使池体内部的活性污泥不断翻滚，污泥中的微生物与污水能够得到充分接触反应。在调试期间发现，只运行池内一台潜水搅拌机，也能实现活性污泥与污水的混合接触，但会导致死角处出现污泥堆积现象。而只要两台潜水搅拌机交替运行，这种污泥堆积现象就会大大减少。经过测试，最终确定了运行方案为两台潜水搅拌机每隔2h交替运行一次。该运行方案每天可节省电能52.8kWh。

3.3 调整罗茨鼓风机运行方案

曝气是好氧污水生化处理系统的重要工艺环节。其主要作用是使空气与水强烈接触，向反应器内提供氧气，提供微生物生化作用需要的溶解氧；同时起到混合、搅拌的作用，保持反应器内底物、微生物、溶解氧的充分混合，为微生物新陈代谢提供有利的反映条件。因此，鼓风机是污水厂最重要的工艺设备，同时也是污水厂耗能最多的设备。污水厂要节能降耗，关键在于鼓风机的节能。

九峰镇污水厂设置了3台变频罗茨鼓风机，P=4.2kW，2用1备。由于九峰镇的污水收集管网采用了截流式合流制，未能实现雨污分流，导致污水厂的进水浓度大大低于设计浓度。调试期间好氧池的运行参数详见表2。

表2 好氧池调试期间参数记录

因为污水厂进水浓度低于设计值，好氧池处于低有机负荷的状态，若按原设计的曝气量，则出现过度曝气现象，导致污泥絮体分解，不但浪费电能，而且影响了好氧池微生物的生长。九峰镇污水厂在罗茨鼓风机的运行方案上做出了两方面调整。第一、在好氧池末端，安装在线溶解氧探测仪，实时监测DO数据。当进水COD在120～160mg/L之间时，通过变频器调整罗茨风机电机的运行频率，最低不低于35Hz。第二，当进水COD低于120mg/L时，实行间歇曝气方案，通过查阅文献资料及现场实际测试，间歇曝气方案确定为曝气3h，停曝气160min。通过对罗茨鼓风机运行方案调整，不但提高了好氧池污泥的活性，而且能够大大降低整个曝气系统的能耗，经测算现阶段曝气系统的能耗最高为0.17kWh/m3，最低为0.08kWh/m3。

3.4 厂区内实行中水回用，减少水资源耗损

九峰镇污水厂的日常用水包括生产和生活用水，生产用水主要为除磷药剂需要加水稀释，生活用水主要为厂区内绿化植物浇灌用水。按原设计的生产和生活用水量，每天约为7t，则每年厂区需要消耗2555t自来水。

为了降低自来水耗，建设一个长×宽×深=4.0×4.0×3.0m的清水池，有效容积为30m3。清水池暂存污水厂的每天处理达标的出水，并回用于生产和生活用水。中水回用实施后，自来水每天减少7t，回用水泵功率增加1.5kW。

3.5 优化工艺管理，降低药剂耗损

对于城镇生活污水处理后出水要达到总磷≤1mg/L，一般需要生物除磷和化学除磷联合处理，化学除磷一般为投加铁盐或铝盐。虽然铁盐与硫酸铝的价格比较便宜，约为800元/t，折合药耗约为0.08元/m3水。但由于居民生活习惯及管网收集系统设计等原因，导致九峰镇污水厂的进水总磷浓度普遍不高，一般在1.5～2.5mg/L之间。针对中低浓度的TP，当微生物系统状态良好，通过排除剩余污泥等手段，可在不投加药剂的情况下，除磷效率控制在60%左右，保证出水的TP≤1mg/L，从而节省大量的药剂费。

3.6 调整污泥处理方案

在污水处理过程中，从生化池、沉淀池及砂滤池均会产生剩余污泥。剩余污泥的含水率约99%，理论计算九峰镇污水厂剩余污泥年产量为238.62t。由于九峰镇污水厂剩余污泥年产量较少，若按常规城镇污水厂的模式，即在厂内设置污泥脱水系统，不但会增加设备投资，同时也会增加污泥脱水的电耗、水耗和药耗。九峰镇污水厂在厂区内，设置一个污泥收集池，对污水厂运营过程中产生的剩余污泥进行暂时存贮，并每隔15～20d，采用20t大型罐车转运到污泥深度脱水处理中心，进行脱水至含水率60%的处理，最后将60%含水率污泥运至建材厂进行建材利用处置。

4 实行方案调整后的节能降耗成果汇总

九峰镇污水厂实施了节能降耗措施之后，能耗有所降低，具体表现为以下几点：①提升泵实施调整方案前每天能耗为36kWh，进行变频调整后每天能耗约为23.4 kWh。②调整缺氧池的搅拌机运行数量及时间后每天可节省电能52.8kWh。③调整罗茨鼓风机运行方案后每天可节省电能120.96kWh。④进行中水回用后每天可节省自来水7m3。⑤优化工艺管理减少投药后每天可以节约除磷剂约17.6kg。

九峰镇污水厂在实行节能降耗措施后，运行成本统计如下：①电费：每吨水耗电约为0.35kWh，电价以0.8元/kWh计，则电耗为0.28元/m3。②人工费：采用智慧水务系统，需安排巡查人员2名，平均工资5000元/月，则人工费为0.30元/m3。③药剂费：优化工艺管理之后，每月仍需投加除磷药剂132 kg，按800元/t计算，则处理污水耗药0.003元/m3。④污泥运输费：九峰厂污泥集中运到污泥深度脱水处理中心，每年出泥共238t，污泥运输费是0.025元/m3。⑤自来水费：九峰镇污水厂每天耗水约7m3，中水回用后，基本无需自来水，自来水费用可忽略不计。⑥维修费约为0.05元/m3。⑦管理费约为0.09元/m3。综上所述，九峰镇污水厂的吨水运行成本合计为0.748元/m3。