城市污水处理厂节能降耗途径分析

【摘要】近年来，我国污水处理行业发展突飞猛进，整体发
展处于快速成长期。我国城镇污水处理厂的发展也进入了从点到
面的阶段，很多省份已经率先实现了县县建成污水处理厂。这种
大规模的污水处理项目的运营，将为节能降耗技术的发展带来机
遇和挑战。
【关键词】污水处理；节能降耗；循环利用
1 污水处理厂能耗情况
污水厂根据使用的处理工艺不同，其实际能耗数据也有较大
差别。城市污水处理运营能耗主要包括电能、药耗和燃料等多个
方面，其中电耗约占总能耗的 60％-90％，电耗也成为了污水处理
厂运行成本的主要组成部分。污水处理厂电能主要消耗在污水污
泥的提升，生物处理的曝气、混合推进，污泥的处理处置，附属
建筑用电和厂区照明等方面。其中曝气能耗最大，约占到整个污
水处理厂能耗的 50％左右，根据我国城市污水处理现状，开展针
对全国各种工艺的城市污水处理厂全流程运行能耗评估，并有针
对性地开展节能降耗优化改造，将成为今后一个重要的研究方向。
2 污水处理厂的能耗问题分析
污水处理厂采用的污水处理工艺相对比较复杂，其中涉及的
环节较多，这在一定程度上增大了整体能耗。大体上可将污水处
理厂的能耗分为两个部分：即直接能耗和间接能耗，归属于直接
能耗的污水处理环节包括鼓风、曝气电机的电能损耗、污水污泥
提升设备的电能损耗、污泥回流的电能损耗、脱水与搅拌的电能
损耗、污泥消化的热能损耗、厂用照明设施的电能损耗等等；相
关耗材生产加工中所需的能量为间接损耗，如生产絮凝剂、铝盐
过程中的能耗等。
在污水处理厂中，直接能耗的主要来源包括电力、燃煤和天
燃气，只要污水处理厂开始运行污水处理工艺，这部分能耗便会
随之产生，它从客观的角度反映了污水处理工艺的能量消耗情况，
其中以电能和热量消耗这两部分为主。由于污水处理工艺中的电
气设备较多，从而使得电耗成为占比较高的部分。热能的消耗集
中在污泥加热和厂区供热等方面，因涉及的环节较少，从而使其
占比也比较低。在我国，有很多污水处理厂兴建之初，受当时技
术条件的限制，选用了大量高能耗的设备，虽然有的处理厂也对
污水处理工艺进行了改进和完善，但仍然有很大一部分污水处理
厂沿用着传统的处理工艺和技术措施，由此不但造成能源和资源
的浪费，而且也不利于污水处理厂的发展。为此，应当采取合理
可行的节能控制与优化方式，加强污水处理厂的节能控制。
3 污水处理厂的节能控制与优化方式
3.1 污水提升系统的节能控制与优化
3.1.1 泵的节能选型
为实现节能降耗的目标，污水处理厂在设计过程中应当选用
一定数量的变频调速水泵，对于已经投产的污水处理厂，则可运
用组合优化技术，将普通水泵与变频调速水泵搭配使用，这样可
以在水量发生变化时达到节能的目的。
3.1.2 优化高程设计
在影响污水提升系统能耗的诸多因素中，处理厂的高程是关
键因素，导致这一问题的原因是高程设计时的估算值过大，致使
构筑物之间存在严重的跌水，为此可对污水处理厂的高程设计进
行优化，借此来降低水泵的扬程。在进行高程设计时，应当尽可
能做到一次性提升，以免多次提升造成能耗过大，同时，可将水
处理构筑物中的固定堰改造成可调堰，这样能够使污水落差大幅
度降低。
3.2 曝气系统的节能措施
城市污水处理厂中能源损耗较多一种设备就是曝气机，因此，
若想使城市污水处理厂的能源损耗实现有效的减少，就须将曝气
设备的节能降耗工作落实到位。通过对某市污水处理厂的调查发
现，该污水处理厂大约 50%的能源损耗都是源自曝气设备。按照目
前的工作标准要求，再根据以往的实践，笔者认为可从如下三方
面来实现曝气设备的节能降耗：第一，可通过应用变频器来使交
流电机的转速方式实现有效的优化，从而有效的把控风机的具体
流量，进而使风机达到节能降耗的目的；第二，可从内部着手，
对溶解氧自动控制系统加以选取与应用，以便有效的把控好溶解
氧的浓度。在处理污水的过程中，污水的处理效果会因溶解氧浓
度的大小而受到直接的影响，通过选用溶解氧自动控制系统来对
溶解氧浓度实施科学、恰当的控制，可以使人工操作的误差实现
有效的降低，从而达到节能降耗的目的；第三，可通过改善曝气
系统，再借助精准的把控办法来使曝气设施实现节能降耗的目的。
譬如，可以依据有关部门的帮助，再结合污水处理厂的实际经济
状况，制定渐减式的曝气设计预案。在第 1 环节、第 2 环节以及
第 3 环节中分别按照 35%、30%以及 25%的比例来设置曝气，如此
一来，不仅可以使曝气设备的工作效果实现逐步提升，同时还能
使曝气设备达到节能降耗的目的。
3.3 污泥处理系统的节能措施
现阶段我国的污泥处理要想减少污泥脱水系统的能耗，不仅
要选择高效絮凝剂，还要科学的调整各个环节的关系，降低电耗
和用水量，提高压滤机的效率。在污泥处理过程中，可以采取以
下两种措施实现节能的目标。其一，选择高效低能耗设备。随着
科学技术的不断进步和发展，目前开发了带式浓缩脱水一体机和
卧螺沉降离心脱水机，这两种设备占地面积少，自来水耗量小，
能耗较低，运行条件好，设备磨损率低，运行费用低，得到了广
泛的应用。其二，厌氧沼气的利用。污水的厌氧处理可产生甲烷
沼气，将沼气送至锅炉房或者居民住宅燃烧，可用于消化池加温、
污水厂取暖等。另一方面，沼气还可以用于发电，一般大中型城
市污水二级处理厂的沼气发电量可大大补偿全厂用电量，降低了
污水厂电能消耗及运行费用。
3.4 污水处理环节的节能降耗途径
污水处理过程的能源损耗主要体现在污水的生化处理及污水
预处理环节，其中，污水生化处理环节的能源损耗主要产生于曝
气系统，而污水的预处理环节主要可分为沉砂池及格栅。因为前
面有讨论过曝气系统，故此处着重讨论污水预处理过程的能源损
耗。首先，曝气沉砂池极易因曝气设施的应用而出现较大的能源
损耗，所以，通常应当采取旋流式及平流式的方式来设计沉砂池，
以达到节能降耗的目的；其次，必须将设置格栅落实到位，尽管
整个格栅在处理污水的过程中没有较大的节能作用，可是，其却
可以有效的降低后期其他设备的能源损耗，所以，必须针格栅的
设置落实到位。通常情况下，可以在泵房集水井、污水渠道的进
口位置或者污水处理厂的前段位置设置格栅，以此来截留较大的
漂浮物，避免出现堵塞现象，进而确保污水设备的正常运作。
4 结论
污水处理厂的节能降耗涉及方方面面，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多方
面考虑，为节能降耗源头奠定硬件基础，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，减少故障率，将节能环保
理念贯穿生产经营的各个环节，积极采用新技术、新工艺和新标
准，推动企业清洁生产，促进源头减排和能效提升，发展循环经
济，节约成本，才能为企业节能降耗创造更多途径。
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