城市污水处理厂全流程节能优化途径与控制

 　    【摘 要】在世界各国中，我国的城市污水处理能力一直处于各国排名下位，而且我国对于污水处理的能耗也非常的高，所以，本文对我国城市污水处理的全流程节能技术进行优化，实现整个污水处理过程的能耗控制，使得各个污水处理厂应当根据能源消耗、水质条件和设备实际情况，来制定合理的全流程节能优化途径和控制方法，支持污水处理厂利用最佳的操作方式，实现污水处理能力的最高有效化。 

　　【关键词】城市污水处理厂；全流程；节能降耗；优化途径 

　　2012年中国559城市生活污水处理厂的平均功耗为0.290kW？h/m3，明显高于美国和欧洲各国对于污水处理厂的能源消耗。在中国，电力供应目前处于相当困难的境地，使得我国面临着没有足够能源供应的尴尬处境，对于优化能源战略而言，其旨在减少能源消耗是目前污水处理实现可持续发展的必由之路。 

　　1、全流程节能优化技术的开发背景 

　　污水处理厂自动控制系统的建立和实施，可以大大降低污水处理的能源消耗，实现污水处理过程中物耗水平控制在一定参数之内，以改善水质。在其他国家，尤其是在北欧、日本、美国、英国等一些经济实力和科技发展水平比较高的国家，在20世纪70年代和80年代就已经开始研究废水的生物处理过程，从而建立模型与控制理论进行进一步的研究，污水处理自动控制系统的发展经历了近半个世纪。在中国，即使污水处理厂有一个相对完整的硬件设备，它也不能充分发挥硬件的作用，大部分的自动控制系统，是建立在“远程监控和操作系统”之中，缺乏有效的智能控制算法来控制人工干预，从而造成污水处理厂的管理水平和业务水平降低。 

　　这种现象产生的主要原因，是因为我国的污水处理和自动控制系统缺乏核心技术，中国污水处理厂的智能控制系统，尤其是那些基于本地化的控制思想，使得在污水处理的整个过程缺乏合适的智能控制软件技术。全流程节能技术是基于这种原因而开始研究、开发、推广和应用的，全流程节能技术将会使城市污水处理厂实现更加稳定、效果更加好、能耗更加低、运行费用更加少的目标，也将促进和刺激污水处理行业中与全自动智能控制相关的硬件和软件等行业的发展。如果在全国范围内推广，每年可为国家节省上亿度的污水处理功耗。 

　　2、全流程节能降耗优化运行途径 

　　2.1总体节能优化运行途径 

　　对于污水处理厂的全流程节能优化技术的实现途径而言，它的总体思路是建立在污水处理过程中各项资源和能量的合理配置上。通过污水处理厂的能量平衡分析，使得污水处理所消耗的能源能够通过过程控制在各个环节中不断减少，使得废水处理装置中处理污水的内能能够实现结合能量物质的目的，从而在污水流量变化特征的条件下，对污水内能的流向进行合理配置，以达到减少有机污染物在处理单元中使用作为电子受体的用氧量。城市污水处理厂优化运行节能的战略总体指导思想是：坚持以污水处理全流程节能优化为主要目标，以保证水的质量为前提条件，实现全局能源消耗的最优，适应当地共同控制的原则，从而以全厂区节能控制为主要手段，以多参数智能控制为基础，形成完整的城市污水处理全流程节能优化节能技术。 

　　2.2提升单元节能优化技术 

　　污水提升装置主要是考虑到污水提升泵的优化性能问题，从而节省电能。提升泵的节能优化能力，应首先从科学的设计角度来选择正确的泵，使泵的工作在高效段也能够形成有效的手段，合理利用地形，减少污水提升高度，以减少水泵的轴功率，这些都是节能优化的有效措施。 

　　相比与普通卧式离心泵而言，液下泵、潜水排污泵等安装形式更加简单，它们没有吸入管等辅助启动设备，但是其直接间接能源消耗要低得多；WG/WGF型污水泵比PW型污水泵在相同条件下的效率更高。对于污水处理厂中已经运行的污水处理泵而言，应定期进行维护，从而减少因为摩擦而产生的损坏和能源消耗，从而降低功耗。对于现阶段我国污水处理厂是否需要安置变频器，我们应该辩证的去看到这个问题：如果水波动及后续生物处理单元或系统的耐水量冲击负荷能力较差，就需要安置变频器；如果进水流量波动的昼夜变化相对稳定，那么就应该按照耐水量冲击负荷能力进行考虑，不一定非要设置变频器，这是因为本身变频器运行也需要消耗电能，其大约消耗的电能在3%至5%，如果变频空间有限的话，是无法实现能源节约优化的目标的。 

　　2.3污泥处理单元的节能优化运行方式 

　　由于我国在污泥实现资源循环利用上也存在着很多问题，很多系统的污水处理厂对于污泥实现训练在利用的系统已经不能再进行正常运作了。因此，污泥处理单元主要还是以实现能源消耗为目标，以资源循环利用为辅助。节能措施主要包括：提高脱水机的进泥含固率，从而降低脱水机的的工作时间，提高工作效率，以减少药物剂量的投入量。虽然带式压滤机的运行功率显着低于离心脱水机，但在污水处理厂中，由于带式浓缩脱水一体机是在环境非常恶劣的实际情况下，对其进行维护工作存在着困难，所以很多大型污水处理厂仍然更倾向于选择离心脱水机。目前，新的污水处理厂基本配置了自动加药系统，根据进泥量的变化实时用药量的控制。虽然也有一些污水处理厂在进行各种药物组合投入，以减少药物剂量的研究，但由于这些改进方法需要添加不同的药品配药和给药系统，将增加设备投资，使加药系统更加复杂，因此，在实际工程中很少会应用。 

　　2.4关于沉砂池与初沉池的设置 

　　沉砂池、初沉池等预处理单元能耗在污水处理全流程节能优化中占有的比例是非常小的，但这些预处理设施运转正常与否会直接影响到后续的生物处理单元的处理性能。到了20世纪，由于增加脱氮除磷的要求，使得越来越多的人关心到初沉池能够减少有机负荷的问题上，所以可能会造成后续脱氮除磷生化单元对于碳源的激烈竞争，因此在随后的发展中，逐渐将初沉池的设计淘汰了。 

　　但是，我国仍然有一部分专家呼吁恢复初沉池，以减轻高含量的无机成分，而造成的随后水生物处理单元不良影响。是否设置初沉池，需要根据当地的污水收集系统和水质特点等因素进行综合考虑。 

　　【参考文献】 

　　[1]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，2011，34（10）：42-45. 

　　[2]何伶俊.太湖流域城镇污水处理厂除磷脱氮改造技术[J].建设科技，2011（7）：110-111. 

　　[3]高旭，龙腾锐，郭劲松.城市污水处理能耗能效研究进展[J].重庆大学学报（自然科学版），2012，25（6）：143-148.