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摘要：随着我国对环境污染治理的重视，近年来污水处理厂的大量新建，城市污水处理作为一个高能耗的行业，污水处理年电耗也快速上升，突破了100亿千瓦，该能耗占社会总能耗的2%以上，且正在逐年上升。本文以某污水处理厂为例，就污水处理厂能耗进行了分析，并提出了城市污水处理厂节能降耗措施。
关键词：污水处理厂；能耗；节能降耗
1.前言
污水处理厂运行管理的好坏不仅关系到污水处理是否达标的问题，还关系到能源消耗的多少的问题。因此，需要加强污水处理厂管理，以降低能源消耗，提升污水处理的效率。目前，随着我国污水处理厂的大量建设，城市污水厂能耗也随着不断增加，为确保减少污水处理厂的能源消耗，节省生产成本，且能保证污水达标排放，实现清洁生产目标。因此，我们需要合理分析污水处理厂资源消耗，以便采用有效的节能降耗措施，本文结合笔者的工作实践经验，就某一污水处理厂为例，探讨污水处理厂降耗的相关措施。
2.项目概况
某污水处理厂，处理规模为5万立方每天，采用的工艺为氧化沟生物处理法，主要处理构筑物有以下：进水泵房、沉砂池、曝气氧化沟、二沉池、紫外消毒池、鼓风机房、综合楼等，道路绿化及附属建筑物。其中粗格栅及提升泵房、鼓风机房、脱水机房等土建工程按远期规模10万立方每天。
3.污水厂生产过程能耗分析
污水处理厂能源消耗包括电能消耗、水资源能耗和药剂消耗等。其中，电能消耗最多，大概占污水厂总能耗的60%～80%。本项目的电耗主要是进水泵、氧化沟的鼓风机，污泥处理系统。污水提升能耗占10%～20%，曝气供氧占50%～70%，污泥处理占10%～25%，这三者能源消耗超过了总能耗的70%。由此可见，城市污水处理厂能耗来源于污水提升及生化曝气等过程。
4.污水处理厂节能降耗措施
本工程设计在工艺方案、工艺流程、设备选型和操作管理等方面都要注意节能效果，采取相应的节能措施，以降低处理厂的运行成本。污水处理过程中生化供氧有着最大的能耗，其约占污水处理总能耗的1/2以上。此外，在污水处理中的污水提升系统，会消耗总生产电量的25%，为整个污水处理厂中第二耗电量的设施。所以，做好曝气设备节能与泵功率的提升是解决污水处理厂高耗能问题的重要思路。
4.1优化生化池曝气系统控制
在污水生化处理系统中，不论是曝气量出现过高还是曝气量出现过低都会影响到生化池反应效果。比如在曝气量出现过高的情况时，生化池有机污染物就会在DO过高的情况下迅速分解，该现象会导致微生物缺少足够的营养，此时的活性污泥会出现自我分解、自我膨胀的情况。偏高的曝气量会加剧电能消耗量，影响了最终的能源消耗情况。与之对应的是如果曝气量低于正常水平，那么生化池微生物将失去原有的生存空间，失去原有的对污染物的处理能力、处理效率，严重影响水质。优化曝气装置的过程中，需要做好供氧设备性能的优化工作，这样才能够获得更多的曝气动力。
在曝气控制系统应用中，主要选用优良的曝气系统，为达到降低电耗及稳定出水水质的效果。需要使用变频电动机来带动设备运转。因为普通的电动机只能以定速的方式来运转，而变频调速风机可以按照处理工艺的不同要求进行相应的转速输出调整，从而实现达到降低电动机功率能耗的目的。
本项目曝气系统主要采用高精度的曝气系统，对供给的空气根据设计模型及历史数据，及污水的水量、水位、温度等方面的变化进行调节，确保空气供给量的合理准确性，达到每组生化池溶氧浓度的稳定性，以避免出现供氧的不均性，从而影响到生物池的运行效率，以实现曝气的精确控制目标。另外，要确保流量性能和空气压力损失之间的平衡，以减少最小压力损失，适当地给出鼓风机输出流量。同时采用线仪表对内回流比进行调节，以达到脱氮除磷效果；在污水处理厂运行过程中，污水处理系统可以将运行数据采集至数据库，再通过数据库对模型进行运算，确保模型的真实性。
4.2优化泵的选型及控制
污水提升泵是用来提升来水进入到后续处理系统，当前对泵的选型主要根据来水流量确定所选用泵。影响污水处理厂进水量的因素有很多，诸如季节、时间、天气等的波动都会带给其很大的影响。实际过程中在水泵满负荷条件下，其运转时间通常不到10%，从而导致大量的无用功的能耗。选用合理的泵的参数型号，全面提升污水节能能力，根据进出水高程能够尽最大努力减少水头损失，及泵的高负荷运行，确保水泵可以始终维持高效状态。提升水泵性能。降低水泵能耗的方法有很多，其中，提升泵系统控制是最简单、直接的节能方法。目前，可用的技术有变频技术，变频技术的应用能够实现能耗12%~40%的控制。资料显示变频调速水泵相较于工频水泵在转速上下降了20%左右。在提升泵性能的过程中可以引入变参数PID算法与泵站分组轮询，提高泵开启效率。可以很好的节约泵耗电量并延长泵使用寿命。国内污水处理厂应用多机组编组控制、变速控制以及多台水泵等方法，这些方法均没有很好的节能效果。大小泵配合方法相较于前些方法来说效果要稍好一些。即低峰期使用小泵，高峰期使用大泵，根据集水池情况决定是否使用另一台泵，这种方式相较于传统方法能够节约能耗35%
4.3药剂用量控制
目前，污水处理厂常见的药剂包括硫酸、聚合氯化铝、氢氧化钠、聚丙烯酰胺等。如果忽视了药剂用量控制，同样会导致资源浪费现象的发生。根据污水不同浓度投加不同浓度的药剂，确保污水污染物除去达到最优且用药量也达到合理的范围。聚丙烯酰胺是上述药剂中效果非常突出的一种，也是近些年常用的药剂，该药剂为有机高分子絮凝剂，这种材料有着很好的助凝、絮凝效果。在投放的时候需要采用多点连续投放式，最大化产品絮凝作用。严格控制投加药剂数量，每天工作人员都要对目前投药量水平进行检测，根据不同的处理污泥浓度实时改变投药量，尽可能使投药量处在较为经济范围内，避免絮凝药剂的大量浪费。
5.结束语
我国能源利用率较低，节能降耗减排增效是转变经济发展方式的关键，而污水处理在为整体环境节能降耗的同时，也是能耗密集的的综合性高能耗行业。随着城镇污水处理数量和规模的增加，运行费用偏高、能量消耗偏大己成为污水处理行业发展的阻碍。因此，对污水处理厂的能耗进行分析评价，探索污水处理厂的节能降耗途径，实现能源利用率和处理效率的提高，能耗物耗以及处理成本的降低，是当前亟待重点解决的难题，对于水处理行业的可持续发展有着深远的现实意义。
参考文献
[1]黄卫忠.污水处理厂电气节能措施探讨[J].中国设备工程，2018（14）：87-88.
[2]刘娜娜.城镇污水处理厂能耗分析及节能措施研究[D].河北工程大学，2013