江南污水處理廠托管運(yùn)營(yíng)優(yōu)化節(jié)能措施分析

1、江南污水處理廠托管運(yùn)營(yíng)優(yōu)化節(jié)能措施分析 夏季春 1, 2 陳冠益 1(1天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 , 天津 300072; 2江蘇方洋水務(wù)有限公司 , 連云港 222003 摘要 U 公司在接手托管江南污水處理廠的運(yùn)營(yíng)以后 , 針對(duì)該廠運(yùn)營(yíng)情況 , 詳細(xì)地做了調(diào)查和 分析 , 對(duì)能耗較大的曝氣系統(tǒng) 、 污水提升泵等進(jìn)行生產(chǎn)性對(duì)比研究 。 基于設(shè)計(jì)參數(shù) , 搭建污水處理流 程 , 細(xì)化運(yùn)行監(jiān)測(cè)指標(biāo) , 進(jìn)行污水處理模擬和優(yōu)化 , 調(diào)整能耗和出水指標(biāo)變化 , 較好 地履行了 托 管 運(yùn) 營(yíng)合同 。關(guān)鍵詞 污水處理廠 托管運(yùn)營(yíng) 節(jié)能降耗1 概況江南污水處理 廠 設(shè) 計(jì) 能 力 30萬(wàn) m 3/d

2、, 實(shí) 際 生 產(chǎn)進(jìn)水量 23萬(wàn) m 3/d ; 采用 A 2/O 工藝 ; 服務(wù)人口 65萬(wàn) , 85%的進(jìn)水為生活污水 ; 出水水質(zhì) 執(zhí) 行 城 鎮(zhèn) 污 水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) (G B 18918 2002 一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn) , 部分達(dá)到一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn) 。 江南污水處理廠工 藝流程如圖 1所示 。托管運(yùn)營(yíng)前 , 江南污水處理廠采用粗 放 式 運(yùn)營(yíng) 管理 , 廠方 既 進(jìn) 行 運(yùn) 營(yíng) 又 負(fù) 責(zé) 監(jiān) 管 , 責(zé) 任 不 清 。 為 此 , 江南市政府為了加強(qiáng)監(jiān)管 , 引進(jìn)先進(jìn)技術(shù) , 避免 政府 角 色 重 疊 , 選 擇 了 U 公 司 托 管 運(yùn) 營(yíng) , 合 同 期 7年 。2 節(jié)能降耗

3、分析2. 1 敏感性分析托管運(yùn)營(yíng) 追 求 的 是 經(jīng) 濟(jì) 效 益 和 社 會(huì) 效 益 最 大 化 。 進(jìn)行利潤(rùn)敏感性分析 ,檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 主要目的是 計(jì) 算 有 關(guān) 因行降解處理 。 為了確保輸入和輸出海綿類軟載體的 皮帶機(jī)構(gòu)上皮帶與皮帶滾輪的 松緊 程度 , 在軸承座 上設(shè)有調(diào)節(jié)位置的調(diào)節(jié)螺釘 , 以保證皮帶機(jī)構(gòu)的正 常運(yùn)行 。 尤其是通過(guò)調(diào)節(jié)軸承 座上 螺釘 , 使?jié)L筒 與 皮帶之間具有足夠的摩擦壓力 , 而 使海綿類軟載體 被壓縮 、 排氣得以充分地吸水 。3 注意事項(xiàng)(1 該設(shè)備有效地利用液面高度和

4、壓縮滾筒及 壓縮皮帶的相互位置關(guān)系 , 使海綿在含微生物水液 面上方被壓縮排氣 , 在液面以下被釋放吸水 , 因此保 持一定的液面高度是必要的 。 在 施工現(xiàn)場(chǎng) , 要盡 量 保證設(shè)備處于水平狀態(tài) , 以確保液面處于合適位置 。 (2 該設(shè) 備 的 處 理 對(duì) 象 是 水 和 海 綿 類 軟 載 體 , 運(yùn)行時(shí)也會(huì)有水飛濺到自動(dòng)機(jī) 械的 其他 部分 , 因此 自動(dòng)機(jī)械的大部分金屬件由不 銹鋼 制作 , 皮帶采用 的是帶防跑偏筋聚氨酯皮帶 , 軸承采用的是免維護(hù) 耐水工程塑料滑動(dòng)軸承 。(3 要保 證 料 斗 勻 速 供 給 海 綿 , 避 免 瞬 間 供 料 過(guò)多 , 使?jié)L筒變形過(guò)大損壞 ,

5、或拉斷海綿壓縮皮帶 。(4 要保證海綿輸出皮帶的輸出能力大于料斗 的海綿供給能力 , 避免過(guò)多海綿積累在水箱中 。參考文獻(xiàn)1 黃志 昌 . 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) 設(shè) 備 原 理 及 應(yīng) 用 . 北 京 :電 子 工 業(yè) 出 版 社 , 20072 孫秋花 , 彭彥平 , 呂洪燕 . 微生物置入軟海綿泡沫型載體中的機(jī) 械 化浸入裝置 . 中國(guó)專利 , Z L 201110336559. 8. 20130424 3 趙冰 , 彭彥平 , 孫秋花 . 基 于 P r o /M E C HA N I C A 的輥 壓 筒 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) . 大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 2013, 32(3 :2312344

6、張繼春 . P r o /E N G I N E E R W I L D F I R E 結(jié) 構(gòu) 分 析 . 北 京 :機(jī) 械 工 業(yè) 出版社 , 20045 陳龍 , 夏書(shū)楠 , 陳巖松 . 基于 P r o /M E C H A N I C A 的滾動(dòng)軸承應(yīng)力分 析 . 哈爾濱軸承 , 2008, 29(4 :45 通訊處 :116034大連市 甘 井 子 區(qū) 輕 工 苑 1號(hào) 大 連 工 業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院電話 -m a i l :s u n q h d l p u . e d u . c n收稿日期 :20130715修回日期 :2013110 11

7、06 給水排水 V o l . 40 N o . 2 2014 圖 1 江南污水處理廠工藝流程素的利潤(rùn)靈敏度指標(biāo) , 揭 示 利 潤(rùn) 與 有關(guān)因素之間的 相對(duì)關(guān)系 , 并利用靈敏度指標(biāo)進(jìn)行利潤(rùn)預(yù)測(cè) 。 其中 , 水價(jià)和維修及時(shí)率等因素為主導(dǎo)因素 , 水 價(jià)的組成又以污水處理廠的能 源消 耗為 主 ; 而維修 及時(shí)率的提高也保障了設(shè)備的 良好 運(yùn)行 , 降低了能 耗 。 因此 , 能源消耗 是 污 水 處 理 廠 托管運(yùn)營(yíng)研究 的 重點(diǎn) 。水價(jià)和維修 及 時(shí) 率 對(duì) 利 潤(rùn) 的 影 響 分 別 見(jiàn) 圖 2、 圖 3 。圖 2 水價(jià)對(duì)利潤(rùn)的影響圖 3 維修及時(shí)率對(duì)利潤(rùn)的影響由圖 2、 圖 3可見(jiàn)

8、, 利潤(rùn)臨界點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的水價(jià)和 維修及時(shí)率分別是 0. 38元 /m 3和 98. 68%。2. 2 能源優(yōu)化流程U 公司采用如圖 4所 示 的 能 源 優(yōu)化措施 , 其中 所有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試均須完成 , 可以采用一些特殊的工具 , 比如超聲波流量計(jì) 、 功率表 、 壓力計(jì) 、 轉(zhuǎn)速計(jì)或者 紅 外相機(jī) 。采用能源優(yōu)化可有效地降低 成 本 , 而 電 力 成 本 是江南污水處理廠主要的運(yùn)行費(fèi)用 。 針對(duì)江南污水 圖 4 能源優(yōu)化流程示意處理廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)狀況 , 研究能耗較大的如鼓風(fēng)曝氣 系統(tǒng) 、 污水提升泵的運(yùn)行環(huán)節(jié) , 編制控制運(yùn)行參數(shù)的 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?, 逐級(jí)調(diào)試 , 尋找運(yùn)營(yíng)最優(yōu)平衡點(diǎn) 。2. 3 污水

9、提升泵優(yōu)化江南污水處理廠進(jìn)水泵流量 3 250m 3/h , 揚(yáng)程 17m , 功率 215k W 。 出水污水泵流量 3 250m 3/h , 揚(yáng)程 10m , 功率 130k W 。 污 水 泵 的 能 量 利 用 效 率 波動(dòng)幅度大 , 95%的 利 用 率 在 53. 7%79. 9%, 區(qū) 間差 26. 2%。通常 , 污水處理廠的污 水 泵 運(yùn)行能 耗 占 整 個(gè) 能 源消耗的 30%左 右 。 江 南 污 水 處 理 廠 的 進(jìn) 水 泵 及 出水泵運(yùn)行 能 耗 約 占 整 個(gè) 電 力 消 耗 的 28%。 由 于 設(shè)計(jì) 、 操作或者維護(hù)等原因 , 水泵并沒(méi)有在最佳效率 狀態(tài)下運(yùn)行

10、 。 因此 , 校核污水提升泵 , 使其在高效率 下工作 ; 根據(jù)地形情況進(jìn)行調(diào)整 , 充分利用流入管和 集水井的水位達(dá)到最高時(shí)再開(kāi)啟水泵 , 減小污水提 升高度 , 降低水泵的軸功率 ; 對(duì)水泵進(jìn)行良好地維護(hù) 與保養(yǎng) , 減少摩擦 , 降低電耗 。2. 4 曝氣系統(tǒng)優(yōu)化通過(guò)在線 分 析 儀 , 對(duì) 曝 氣 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 控 制 管 理 。 目的是改善曝氣效率 , 達(dá)到在保證質(zhì)量的前提下最 終降低電能消耗 。 在出 口處安裝在線分析儀 , 調(diào) 整 現(xiàn)有的管理控制方 案 。 通過(guò)調(diào)整 , 使實(shí)際供氣 量 接 近所需供氣量 ?？刂破貧饬坑扇斯ふ{(diào)節(jié)曝氣管閥門(mén)開(kāi)啟度改為 智能自動(dòng)控制 , 可連續(xù)檢測(cè)

11、曝氣量 , 及時(shí)感知壓力的 細(xì)微變化 , 適時(shí)自動(dòng)調(diào)整 , 使曝氣自動(dòng)化 、 精確化 。 提高曝氣池內(nèi)氧的利用率 , 減小氣泡體積 , 增大 比表面積 ; 增加氣泡在水中的停留時(shí)間 。給水排水 V o l . 40 N o . 2 2014107溶 解 氧 (D O 區(qū) 間 調(diào) 整 :保 守 生 產(chǎn) 及 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 狀 況 不 好 , 是 導(dǎo) 致 生 物 反 應(yīng) 池 過(guò) 量 曝 氣 的 原 因 之 一 , 不 僅 使 污 泥 沉 降 性 能 差 , 而 且 嚴(yán) 重 耗 能 。江南污水 處 理 廠 通 過(guò) 實(shí) 驗(yàn) 室 微 型 工 藝 適 時(shí) 模 擬 , 根據(jù)降解污水中有機(jī)物和硝化需氧量的

12、最低值 , 供氧曝氣 , 使 D O 濃 度 相 對(duì) 穩(wěn) 定 。 針 對(duì) 每 日 時(shí) 間 段 進(jìn)水負(fù)荷不同的情況 (一般每日 12:0021:00需氧 量大 , 其他時(shí)間需氧量小 , 調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)氣量 , 保持 D O 濃度穩(wěn)定 。根據(jù)好氧池溶解氧濃度的反 饋 , 控制 機(jī) 組 開(kāi) 停 及調(diào)節(jié)風(fēng)量 。 好氧池溶解氧由調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量從 1. 8m g /L 調(diào)至 1. 95m g /L 更佳 。 出風(fēng)量通過(guò)調(diào)節(jié) 進(jìn)口導(dǎo)流葉片角度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié) , 調(diào)節(jié)范圍 45% 100%, 實(shí) 際 優(yōu) 化 運(yùn) 行 , 調(diào) 整 在 80%90%, 接 近 85%效果為優(yōu) 。3 調(diào)查及評(píng)估3. 1 滿意度調(diào)查托管

13、運(yùn)營(yíng)前 , 對(duì)江南污水處理廠的污 水 處 理 情 況 , U 公司曾委托第三方機(jī) 構(gòu)做過(guò)一次匿名 滿意度 調(diào)查 。 受托運(yùn)營(yíng)后 , 又做了二次滿意度調(diào)查 , 結(jié)果如 表 1所示 。表 1 客 戶 滿 意 度 調(diào) 查項(xiàng)目 水量收集率 /%水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放率 /%對(duì)周邊環(huán)境影響污泥處置政府認(rèn)可公眾 認(rèn)可 員工 認(rèn)同托管運(yùn)營(yíng)前 一年調(diào)查 99. 297. 3經(jīng)常發(fā)生不太好 ,單一焚燒一般 一般 較好托管運(yùn)營(yíng)后 第一年調(diào)查 99. 899. 5小較好 , 焚燒較好 較好 較好托管運(yùn)營(yíng)后 第二年調(diào)查 100 100小良好 , 焚燒和堆肥利用收益良好 良好 良好3. 2 評(píng)估江南污水處理廠通過(guò)托管運(yùn) 營(yíng) 以后

14、 , 其 社 會(huì) 綜 合效益顯著 。 從經(jīng)濟(jì) 、 減排 、 能耗 、 環(huán)境 、 政府行政效 率提高等方面 , 意義非凡 。托管運(yùn)營(yíng) 1年后 , 江南市政 府 組織有 關(guān) 專 家 就 該項(xiàng)目實(shí)施情況 , 進(jìn)行了初步評(píng)估 , 托管運(yùn)營(yíng)后較之 托管運(yùn)營(yíng)前 :(1 技術(shù)水平提高 27%。(2 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益總量增加了 28%。(3 減排量增加了 32%。(4 環(huán)境優(yōu)美率提升了 9%。(5 政府監(jiān)管和行政效率提高了 13%。通過(guò)方案優(yōu)化和一 系 列 改進(jìn)措施 , 托 管 運(yùn) 營(yíng) 后 較之托管運(yùn)營(yíng)前各項(xiàng)指標(biāo)有很大的改善 , 成本呈明 顯下降趨勢(shì) , 具體見(jiàn)表 2。表 2 托管運(yùn)營(yíng)前后各處理指標(biāo)對(duì)比 (一期為

15、例 項(xiàng)目托管運(yùn)營(yíng)前 1年托管運(yùn)營(yíng)后第 1年托管運(yùn) 營(yíng)后第 2年 處理水量 /萬(wàn) m 3 7 898 7 939 8 036處理成本 /元 /m 3 0. 39 0. 35 0. 29出水合格率 /%97. 1 98. 9 99. 8設(shè)備完好率 /%95. 8 99. 2 99. 6維修及時(shí)率 /%96. 3 99. 5 100政府 、 公眾滿意度 /%93. 5 98. 6 99. 7 4 結(jié)語(yǔ)U 公司自托管運(yùn)營(yíng)江南污水處理廠以來(lái) , 進(jìn)行 了技術(shù)經(jīng) 濟(jì) 方 面 的 分 析 比 較 , 討 論 了 其 實(shí) 際 變 化 。 利用節(jié)能降耗優(yōu)化措施 , 采用滿意度調(diào)查法 、 指標(biāo)對(duì) 比分析法和敏感性分析法 , 對(duì)成本和社會(huì)效益進(jìn)了 比較 。 最后 , 對(duì)托管運(yùn)營(yíng)后的成果進(jìn)行了初步評(píng)估 , 評(píng)估結(jié)果表明江南污水處理廠托管運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目取得了 非常好的成績(jī) , 政府 、 企業(yè) 、 公眾等各方獲得了多贏 的局面 。參考文獻(xiàn)1 徐曉光 , 李春光 . 污水 處 理 廠 運(yùn) 行 的 節(jié) 能 降 耗 技