污水處理廠氧化溝工藝的節(jié)能優(yōu)化研究

1、    污水處理廠氧化溝工藝的節(jié)能優(yōu)化研究    王張毅奚張劼朱家全席宇雷摘 要：作為能耗密集型行業(yè)，污水處理過(guò)程中消耗的藥劑、電能等能源費(fèi)用約占污水處理廠運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的60%80%，高能耗帶來(lái)的處理成本增大導(dǎo)致一些污水處理廠的運(yùn)營(yíng)難以為繼。而本文對(duì)污水處理廠氧化溝工藝的節(jié)能降耗措施進(jìn)行研究，這對(duì)于我國(guó)污水處理的發(fā)展目標(biāo)從數(shù)量上的增長(zhǎng)向績(jī)效上的提高轉(zhuǎn)變具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：污水處理廠；氧化溝工藝；節(jié)能降耗：x7903.1 ：a ：1671-2064（2017）08-0007-011 提升段的節(jié)能優(yōu)化在城市污水處理廠氧化溝工藝運(yùn)行能耗中，總能耗的10

2、%20%為提升段能耗，而筆者認(rèn)為可以從如下兩個(gè)方面來(lái)降低其能耗：首先，高程設(shè)計(jì)的優(yōu)化。通常需要根據(jù)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)范來(lái)進(jìn)行高程設(shè)計(jì)，這會(huì)使得水頭損失計(jì)算不夠先進(jìn)和合理，設(shè)計(jì)值存在偏高的現(xiàn)象（接納水體水位隨季節(jié)變化較大，水體處于最高水位的時(shí)段較短，設(shè)計(jì)值偏高會(huì)導(dǎo)致提升泵揚(yáng)程的增加，從而造成不必要的能耗浪費(fèi)）。為此，可以通過(guò)構(gòu)筑物間出水方式的合理選擇、構(gòu)筑物間跌水高度的優(yōu)化調(diào)整來(lái)降低污水處理提升高度。其次，提升泵的調(diào)節(jié)。提升泵軸功率與揚(yáng)程成正比，而根據(jù)水泵葉輪的比例律可知流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速呈正比，揚(yáng)程與電機(jī)轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與電機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此提升泵通過(guò)變頻調(diào)速可減少揚(yáng)程浪費(fèi)，并且在

3、調(diào)速后水泵高效運(yùn)行范圍擴(kuò)大，確保其在流量變化幅度較大的情況下仍能有較高的效率。2 生化曝氣處理段的節(jié)能優(yōu)化調(diào)查表明，采用氧化溝工藝的污水處理廠，運(yùn)行耗能最大的處理單元為生化曝氣段（生化曝氣段能耗所占比例約占總能耗的50%，部分污水處理廠甚至達(dá)到90%），因此污水處理廠氧化溝工藝的節(jié)能降耗重點(diǎn)應(yīng)集中在生化曝氣處理段上，具體說(shuō)來(lái)：第一，根據(jù)污水處理廠采用的具體工藝（如改良型一體化氧化溝、卡魯塞爾氧化溝）和計(jì)算出的需氧量大小，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)曝氣方式和曝氣量規(guī)模進(jìn)行合理確定，在確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上對(duì)曝氣設(shè)備數(shù)量進(jìn)行控制，使其曝氣量基本可以滿(mǎn)足滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行條件下溝內(nèi)的平均需氧量。第二，污水處理廠氧化溝工藝實(shí)

4、際運(yùn)行過(guò)程中，溝內(nèi)溶解氧含量經(jīng)常性過(guò)飽和，實(shí)際需氧量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于供氧量，如某污水處理廠采用奧貝爾氧化溝工藝，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)溝內(nèi)溶解氧含量為6mg/l左右，而實(shí)際需氧量只需要2mg/l左右即可，這也是能耗浪費(fèi)的重要表現(xiàn)。為此筆者認(rèn)為，運(yùn)行過(guò)程中溝內(nèi)溶解氧的濃度可以通過(guò)曝氣設(shè)備運(yùn)行狀況的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)溝內(nèi)溶解氧的實(shí)際濃度來(lái)調(diào)節(jié)曝氣設(shè)備的電機(jī)頻率或決定曝氣設(shè)備的開(kāi)停，從而確保溝內(nèi)溶解氧濃度始終處于適宜狀態(tài)。例如，某污水處理廠采用改良型一體化氧化溝，溝內(nèi)溶解氧含量約為0.10.3mg/l，如果高精度溶解氧檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)溝內(nèi)溶解氧含量高于0.3mg/l，那么說(shuō)明池中微生物已不需要更多的溶解氧來(lái)代謝有機(jī)物，

5、此時(shí)可以通過(guò)變頻設(shè)備來(lái)降低鼓風(fēng)機(jī)的輸出頻率；反之，如果高精度溶解氧檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)溝內(nèi)溶解氧含量低于0.1mg/l，那么則增加鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。第三，根據(jù)影響曝氣過(guò)程的因素（包含溶解氧、進(jìn)出水水量、水質(zhì)、氧化還原電位等水體動(dòng)力學(xué)因素，天氣、水溫及ph值等外部環(huán)境因素）來(lái)構(gòu)建控制模型，從而實(shí)現(xiàn)曝氣量的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。3 污泥回流段的節(jié)能優(yōu)化污泥回流段是污水處理廠氧化溝工藝的重要處理環(huán)節(jié)，其能耗主要集中在回流污泥處理耗能和剩余污泥處理耗能這兩個(gè)方面，約占總耗能的10%，而最佳污泥回流比及剩余污泥排放量是該段的關(guān)注焦點(diǎn)。在確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，污泥回流段的節(jié)能優(yōu)化措施主要包含：（1）通過(guò)污泥回流比的控制來(lái)降低

6、污泥回流泵的負(fù)荷。根據(jù)污泥最低沉降比來(lái)確定污泥回流比，在二沉池中活性污泥沉降濃度達(dá)到最大時(shí)進(jìn)行回流，這樣既不影響厭氧段釋磷，又有效避免了污泥在二沉池中二次釋磷和反硝化。（2）通過(guò)精簡(jiǎn)回流方式來(lái)減少污泥回流沿程阻力損失，從而降低污泥回流泵的能耗。污泥回流分為外回流和內(nèi)回流兩種（其中外回流主要指污泥從二沉池回流至氧化溝內(nèi)，內(nèi)回流主要指二沉池之前的回流），在污泥回流系統(tǒng)中，管道彎口處應(yīng)盡量避免直角過(guò)渡，通過(guò)彎口圓滑度的增加來(lái)減少污泥回流沿程阻力損失。（3）在污水處理廠日常運(yùn)行過(guò)程中，每隔一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)泥高峰時(shí)段，此時(shí)要求回流泵滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，而其他時(shí)間段回流泵則不必滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，因此污泥回流段可以采用兩臺(tái)污泥回流泵，一臺(tái)變頻一臺(tái)定頻，使其可以根據(jù)出泥量大小來(lái)靈活運(yùn)行。4 結(jié)語(yǔ)能源危機(jī)的加劇使“十二五”期間我國(guó)面臨著節(jié)約能源的重任，因此本文在調(diào)研污水處理廠氧化溝工藝各處理段能耗情況的基礎(chǔ)上，針對(duì)性提出各處理段的節(jié)能措施，研究結(jié)果具有