城市污水处理厂设计中的节能考虑

摘要：随着社会的发展与进步，我们越来越重视城市污水处理设计，城市污水处理厂设计中的节能对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍城市污水处理厂设计中的节能考虑的有关内容。 

　　关键词城市；污水；处理；节能；设计；工艺； 

　　中图分类号：R123文献标识码： A 文章编号： 

　　引言 

　　 一些企业内部的污水处理设施由于能耗大、运行费用高，经常处于闲置和半停产状态．若污水处理设施不能正常运行，将造成大量污水直接排放，使环境遭到污染．因此，实行节能减排是污水处理设施顺利运行和环境保护的一项重要举措．笔者针对城市污水处理厂能耗较大的部分进行了节能方面的探讨． 

　　1、污水处理厂的能耗分析 

　　 目前，城市污水处理厂大多采用以生物处理工艺为主体的二级或三级处理，通常包括预处理、生化处理和污泥的处理处置3部分．污水处理厂的能源消耗包括电、燃料及药剂等方面的消耗．国内外众多污水厂能耗分析表明，污水提升泵、曝气系统和污泥加热设备是主要的能耗设备．对于一般的二级处理工艺而言，提升泵的耗电量占全厂用电的10％一20％，曝气系统占50％一70％，污泥处置(消化、脱水)占10％一25％，三者的能耗总和占直接能耗的70％以上 ．因此污水处理厂的节能重点在于提高提升泵、曝气系统和污泥处理的用电效率，减少能耗。 

　　2、城市污水处理的主要工艺及流程 

　　 城市污水处理厂处理工艺方案的选择及优化对确保污水处理厂的运行和降耗尤为关键。我国城市污水处理厂根据地理位置、源水水质、投资规模等实际情况采用不同的处理工艺。从国内污水处理厂建设总的趋势看，20世纪80年代建设的市政污水处理厂主要采用常规活性污泥工艺及其改良工艺；20世纪90年代初随着除磷脱氮要求的提出，A／O工艺、A2／O工艺因其较好的除磷脱氮效果而逐渐应用于城市污水处理，并且成为主流技术；20世纪90年代中期，氧化沟工艺因其良好的脱氮效果且无需沉淀池开始被推广，此时期的大型市政污水处理项目基本上采用氧化沟工艺；近几年SBR工艺因其占地节省，运行控制高度自动化而开始被广为采用。 

　　 根据污水处理厂曝气池形状和曝气装置，我国城市污水处理厂一般常见采用的工艺主要有：常规活性污泥、曝气生物滤池、氧化沟、A／O(A2／O)、百乐克、AB、SBR、CASS、湿地工艺等，不同的处理工艺对污水处理厂的运行与节能尤为关键。 

　　研究污水处理的能耗问题，有必要对污水处理厂的污水处理流程有一定的了解。常用于城市污水处理的主要流程是：污水收集设施→污水提升泵房_→格栅→沉砂池_→初沉池→曝气池、厌氧池等核心处理工艺流程→二次沉淀池→排水管道或渠排入水体。污水处理流程选择应注重各构建物的整体最优，而不能单纯追求某一环节的最优。 

　　3、节能降耗措施 

　　3.1排放物的资源化实现产出物节能 

　　 一般的污水处理厂其产出物为污泥、处理水、残渣等，但是残渣比较少，这方面也比较好处理；而污泥的产出量较大，在处理污泥上则存在一定的问题 ，其处理的过程和效果对整个污水处理的效果产生极大的影响。通常那些设计水量超过 20x104m3／d的大型污水处理厂工程 ，其污泥的产量也是很大的。针对这种情况，可以采用厌氧消化的办法对污泥集中处理；而对于中小型的污水处理厂，则可采用污泥浓缩脱水一体机进行处理，这样能够降低设备的占地面积，方便管理 ，有足够的地方储存污泥进行消化。拥有广阔土地 ，也能够用来让污泥堆肥 、干化床和种植植物等，以此来完善低成本的处理系统。浙江某大学的翁焕新教授提出了一种处理污泥的新技术，就是把排出的污泥制造成一种团粒 ，再依照一定的比例将其与黏土均匀拌合，利用污泥的热值制作轻质节能砖。为了在厌氧消化的过程中产生更多的 CH4，尽量对污水中的有机碳实行污泥消化，相比于传统的通过外部能量将有机碳转化为 C02这种方式更节约能源 ，同时减少曝气环节而降低 CO 的排放，实现减排的目标。通常 BNR的工艺中，会使用一些反硝化除磷的菌种，这些菌种在进行脱氮除磷的过程中，可抑制消耗化学需氧量 ，而多出来的化学需氧量将会与污泥一起进行消化 ，然后转化成 CH4；对于污水处理过程中的出水，一般不直接排放，按照城镇的用水需求 ，将其进行无害化处理 ，例如重复利用到农业灌溉、工业洗涤 、市政工程 、建筑工程等方面，这一方面降低了污水的排放率、节省了干净水源；另一方面可以从中产生经济效益，降低污水厂的投资成本，实现可持续发展战略。 

　　3.2采用高效的节能装置 

　　 前面提到污水处理厂各个环节的能耗费用相加高达 70％以上，所以对设备进行节能降耗改良式势在必行的。污水处理厂的主要耗能设备是污水提升泵、污泥加热没备和曝气系统。其中污水提升泵的用 电量在总用 电量的 1o％～20％之间，污泥加热设备的用电量在总用电量的 10％--25％之间，而曝气系统则占总用电量的50％--70％。三者用电量相加 ，高达总用电量的7％以上。所以，对污水处理厂进行节能降耗，重点在于降低污水提升泵、污泥处理设备以及曝气系统的用电率 ，借此实现节能降耗的目标。 

　　3.2.1污水提升泵的组成设施包括首次提升泵、污泥回流泵、剩余污泥泵 、内回流泵和出水提升泵。目前针对节能需求，污水处理厂大多采用从国外进口的高效潜污泵 ，其工作效率高达80％以上，而且用电量比较低。水泵的有效功率 

　　为 Ne=-rQH，当 r,Q一定时，Ne和 H成正比，由此看出，降低水泵的扬程可以节能降耗。具体通过降低水泵扬程进行节能降耗的办法有：(1)根据污水处理厂设计规模的工程量明确提水泵的类型和数量，而且质量上要选择流量和扬程都要达到安全生产标准的。这种高效的潜污泵相比普通的离心泵，更便于安装 ，而且因为比普通离心泵少了辅助启动的设备和吸水竹，总耗能也较之低很多。(2)科学设置液位控制。由于提水泵的耗电量与其扬程是成正比的，也就是说，扬程高 ，耗电量也大。因此科学合理地设置液位，尽可能利用竹网的高水位 ，就能减扬程，实现泵站节能。 

　　3.2.2在出水处理的设备中，曝气池是厂区内最大的耗能物，要在此环节实现节能降耗，关键要选用氧转移率相对较高的曝气装置。进口的硅橡胶管膜式微孔曝气器长度为 750mm，出气量为 8m'／~m．h)，氧利用率为 23％，输氧动力效率 2．5=3．5kg／(kWh)。与传统曝气器比较，这种新型的曝气器具备氧利用率高、布气均匀、动力效率高以及寿命长等优势，能够极大地降低 了能耗 。