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城市污水處理節(jié)能降耗措施研究應(yīng)用進(jìn)展

文檔作者：許巧哲文檔來源：中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月10日
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上一篇：城市污水資源化的問題及對(duì)策

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2016·06 綠色化工 Chenmical Intermediate 66 當(dāng)代化工研究城市污水處理節(jié)能降耗措施研究應(yīng)用進(jìn)展 許巧哲(中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司河北050021)摘要：本文將對(duì)于城市污水廠在運(yùn)行過程中消耗的資源入手,從低碳環(huán)保的方面入手,討論如何對(duì)于城市污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗的研究,并且對(duì)于其應(yīng)用提出深入的分析。關(guān)鍵詞：城市;污水處理;節(jié)能降耗中圖分類號(hào):X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: ＡStudy Development of Urban Sewage Treatment and Energy-saving and Costreducing MeasuresXu Qiaozhe（The Fourth Research Design Engineering co., LTD of CNNC, Hebei, 050021）Abstract：This article starts from the aspects of resource consumption of urban sewage plant in the process of operation and aspectof low-carbon green to discuss how to take energy-saving and cost-reducing investigation on urban sewage treatment plant besides, takes put forwardtaking furthr analysis of its application.Key words：urban；sewage treatment；energy-saving and cost-reducing前言作為一種典型的高能耗的產(chǎn)業(yè)，污水處理廠無論是從運(yùn)營(yíng)的成本來說，還是從消耗的資源分析，都是相當(dāng)龐大的。為了減小我國(guó)的能源危機(jī)，并且提高我國(guó)污水處理廠的運(yùn)行效率，城市的污水處理工作需要在保證污水處理效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)能降耗處理。以保證污水處理工作的持續(xù)發(fā)展以及出水的指標(biāo)。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，并且降低污水處理的能耗，需要制定一整套對(duì)于污水處理廠的運(yùn)營(yíng)進(jìn)行管理的水平，并且分析傳統(tǒng)方案上存在的不足，從而對(duì)于污水處理進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。一、城市污水處理廠消耗的主要資源1.電能在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家例如美國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料中，城市污水處理廠的電能消耗曾經(jīng)一度達(dá)到國(guó)家總電能消耗的3%，并且在人口不斷增長(zhǎng)的前提下，以及工業(yè)水平的不斷上升，排放出污水的含量必將更加增多。污染物的去污標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)相應(yīng)的水漲船高，在這樣的趨勢(shì)下，污水處理的總電量必將會(huì)對(duì)未來有一個(gè)大幅度的提高。據(jù)有關(guān)人員預(yù)測(cè)，污水處理廠對(duì)于電能的消耗將會(huì)在未來的20年之內(nèi)暴漲到20%。在我國(guó)城市污水處理廠的技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，污水處理廠的電能消耗會(huì)對(duì)于全國(guó)的用電造成日益明顯的影響。分析當(dāng)前我國(guó)城市的污水處理廠，每處理一立方米的污水，就會(huì)消耗掉大約29kw的電能，在我國(guó)一些規(guī)模較大的污水處理廠，甚至達(dá)到了44kw每立方米的水平，而這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)早期的水平，因此，我國(guó)在對(duì)于污水處理能耗的研究上，仍然存在著較大的發(fā)展空間，對(duì)于其中污水處理的關(guān)鍵流程作出分析，例如污水提升系統(tǒng)，二級(jí)生化處理等流程進(jìn)行分析，分析其中主要消耗電能的部分。在污水提升系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)以及內(nèi)外回流泵對(duì)于電能的消耗占到了所有能耗的57%，成為污水處理工序中消耗電能最多的工藝流程。因此，從節(jié)能降耗的角度對(duì)于污水處理廠的工序進(jìn)行研究，需要從降低其二級(jí)工序級(jí)污水提升系統(tǒng)的電能消耗上，同時(shí)，還應(yīng)該做好對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)的降耗處理。2.藥劑消耗在污水處理過程中，對(duì)于藥劑的消耗也是污水處理工作所不可避免的，在對(duì)我國(guó)大多數(shù)城市污水處理工廠中，在污水凈化中所使用的藥劑大都是用于進(jìn)行脫水的絮凝劑，例如氯化鋁，聚丙烯酰胺，以及明礬是其中含量較多的一種藥劑，這些藥劑大多數(shù)是由人工的方法進(jìn)行合成，并且由于我國(guó)在合成污水處理劑方面的工序以及技術(shù)尚不完全，因此合成出的絮凝劑的凈污效果往往不是很理想，根據(jù)我國(guó)相關(guān)的數(shù)據(jù)表明，在對(duì)于每萬噸污水的處理工作中，大致需要消耗9到10千克的聚丙烯酰胺，對(duì)于聚丙烯酰胺來說，由于其在市場(chǎng)中的價(jià)格相對(duì)而言較為高昂，因此，在很大程度上對(duì)于污水處理的成本造成了不小的負(fù)擔(dān)，并且，從絮凝劑本身的化學(xué)性質(zhì)上來說，由于其是人工生產(chǎn)，并且具有較強(qiáng)的化學(xué)毒性，有對(duì)于人體健康產(chǎn)生危害的威脅，并且一旦在污水處理流程中，對(duì)于其殘留物質(zhì)沒有排除干凈，很容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。3.水耗針對(duì)當(dāng)前我國(guó)城市污水處理的流程進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，在我國(guó)一部分污水處理廠中，都缺少中水回用系統(tǒng)的建立。經(jīng)過處理后的污水直接變成凈化水重新投入使用，并且被用作反沖洗用水，配藥用水，綠化用水，以及辦公用水等等，因此，從這個(gè)角度上來說，和我國(guó)污水的先進(jìn)工廠相比，具有更高的污水處理成本，并且對(duì)于水資源來說也造成了不小的浪費(fèi)。二、城市污水處理廠中節(jié)能降耗措施研究1.對(duì)于電能進(jìn)行節(jié)約對(duì)于上述分析進(jìn)行總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電能的消耗是城市污水處理工作中一項(xiàng)重要的能源消耗。因此，在對(duì)于污萬方數(shù)據(jù)Chenmical Intermediate當(dāng)代化工研究 67 綠色化工 2016·06 【作者簡(jiǎn)介】許巧哲（1982~），女，中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司，研究方向：給水排水。水處理流程的研究中，工廠需要在保證污水處理的效果基礎(chǔ)上，最大限度上減小對(duì)于電能的消耗，以達(dá)到降低污水處理工作總成本的目的。在降低電能消耗的主要手段上，需要針對(duì)在污水處理過程中功率較大的機(jī)電設(shè)備，例如脫水機(jī)，污水提升泵，污泥脫水機(jī)等等。對(duì)于污水提升泵來說，為了在最大程度上節(jié)約能源，需要在考慮工廠的操作條件之下合理的選擇水泵，使得水泵能夠保持一個(gè)較高的工作效率，以及盡可能的減小污水在處理過程中被提升的高度，進(jìn)而減小水泵的楊程，達(dá)到合理利用地形的目的，加速對(duì)于變頻調(diào)速功能的開發(fā)，優(yōu)化電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得排水的單耗水平大大降低，另外還可以根據(jù)污水凈化的不同標(biāo)準(zhǔn)來選擇合理的水泵運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，從而在一定基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)總體的能耗。在實(shí)際進(jìn)行污水凈化工作中，電動(dòng)機(jī)一旦進(jìn)入變頻工作的狀態(tài)，便可以通過調(diào)整變頻器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或者是在一定范圍內(nèi)選擇電動(dòng)機(jī)最佳的工作點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，綜合上述對(duì)于變頻器的調(diào)整可以看出，通過對(duì)于變頻器調(diào)整，使得電動(dòng)機(jī)在滿足正常工作需求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電流最小、功率最優(yōu)，實(shí)際上就達(dá)到了節(jié)約電能的要求。除了電動(dòng)機(jī)之外，還可以對(duì)于葉輪以及污水處理泵進(jìn)行調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，例如在我國(guó)的少數(shù)工廠中，已經(jīng)開始采用離心式水泵來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污水處理泵，離心式水泵污水提升泵來說，在楊程，功率以及流量上，都有著較大的優(yōu)勢(shì)，在離心式水泵的工作規(guī)律中，工作流量與泵輪直徑之間呈現(xiàn)線性變化，泵輪直徑的二次方與楊程呈正比關(guān)系，對(duì)于軸功率來說，其隨著泵輪直徑的三次方呈現(xiàn)線性增加，根據(jù)上述總結(jié)的規(guī)律，可以得出，在葉片角度已經(jīng)固定的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)?shù)臏p小葉輪的直徑，進(jìn)而降低污水處理過程中的楊程，同時(shí)，還要確保水泵能夠在最優(yōu)的效率之下工作。在一般污水處理工廠中，不同時(shí)間，不同季節(jié)的污水處理量都是有所差異的，因此，在一定的時(shí)期內(nèi)對(duì)于污水進(jìn)行定期處理，可以有效降低因?yàn)楸玫臐B漏而對(duì)于泵造成的能耗升高，在泵的選型上，還可以選用當(dāng)今較為先進(jìn)的節(jié)能泵來對(duì)于泵的運(yùn)行功率以及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而通過不同的途徑降低污水處理對(duì)于能源造成的消耗。在污水處理過程中，對(duì)于污水進(jìn)行曝氣處理也是相當(dāng)重要的工序，然而，在多數(shù)的城市污水處理工廠中，在曝氣過程中，經(jīng)常會(huì)對(duì)于電能造成大量的消耗，因此，控制在曝氣過程中的電能消耗是做好污水處理節(jié)能工作的關(guān)鍵因素。一個(gè)高效并且節(jié)能的曝氣流程設(shè)計(jì)離不開一個(gè)優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，在一般意義上的曝氣系統(tǒng)中，在曝氣過程中做出貢獻(xiàn)的設(shè)備主要有曝氣設(shè)備以及鼓風(fēng)設(shè)備組成，從設(shè)備組成的類型上討論，主要分成微孔氣泡，中氣泡等幾種類型。在這些類型中，微孔曝氣的手段經(jīng)常在工業(yè)中得到應(yīng)用，原因就在于其生成的氣泡比表面積大，擁有更高的氧傳質(zhì)的效率。通過變頻技術(shù)來加強(qiáng)對(duì)于鼓風(fēng)機(jī)的效率控制仍然是一種有效的方法，在變頻的調(diào)控之下鼓風(fēng)機(jī)能夠在長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的運(yùn)行，另外，加強(qiáng)對(duì)于曝氣處理的自動(dòng)化控制也可以增大污水凈化的效率，在傳統(tǒng)污水處理工廠中，仍然采用人工調(diào)節(jié)的方式來控制各種閥門的開度，這種控制方法就是具有典型的不精確性以及很大的隨意性，因此，容易產(chǎn)生控制方面的誤差，目前在國(guó)內(nèi)，在對(duì)于自動(dòng)化的曝氣處理系統(tǒng)方面，已經(jīng)研制出了一種新型的用于對(duì)于曝氣過程中的流量進(jìn)行精確控制的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在實(shí)際工作中，能夠根據(jù)工廠中相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀況而提供精確并且高效的曝氣解決方案。在這種曝氣控制系統(tǒng)中，往往是首先通過建立一定的生物物理模型來對(duì)于流程中的曝氣量進(jìn)行控制并且進(jìn)行精確的計(jì)算，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)檢測(cè)的功能，哪怕是系統(tǒng)中的壓力發(fā)生一丁點(diǎn)的變化，這種控制系統(tǒng)都可以檢測(cè)出來，并且根據(jù)這種壓力的變化制定出更加合理的曝氣控制方案。同時(shí)，對(duì)于檢測(cè)出的結(jié)果進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析也是至關(guān)重要的，在這方面，需要建立數(shù)學(xué)模型，并且需要對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行生物動(dòng)力學(xué)分析，在這個(gè)分析過程中，需要對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行線性分析，確定在污水處理過程中所需要的各種狀態(tài)參數(shù)，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)該對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理。最后，在綜合的條件之下，通過對(duì)于水平衡，氣平衡，泥平衡進(jìn)行綜合分析，得出最適合操作工藝的操作條件。2.對(duì)于處理劑進(jìn)行節(jié)約在污水處理過程中，污水處理劑即絮凝劑的用量直接關(guān)系到污水處理廠的能源節(jié)約水平，因此，在實(shí)際的工作流程中，需要根據(jù)絮凝劑的單價(jià)以及特點(diǎn)進(jìn)行綜合選擇，在保證藥劑不對(duì)于環(huán)境造成污染的基礎(chǔ)上，最大限度上提升絮凝的效果。并且也要對(duì)于絮凝劑的用量考慮在內(nèi)。節(jié)約絮凝劑的用量可以從以下幾方面著手，即采用天然高分子改性絮凝劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)上污水處理過程中使用的絮凝劑，這種絮凝劑容易被生物所降解，并且能夠達(dá)到更高的脫水效率。另外，還可以對(duì)于污水處理中所使用到的絮凝劑的用量進(jìn)行精確的計(jì)算，并且提前進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，以減小在處理過程中對(duì)于藥劑造成的額外的浪費(fèi)，保證最佳的絮凝效果。3.對(duì)于自來水進(jìn)行節(jié)約由于當(dāng)前污水生產(chǎn)過程中會(huì)對(duì)于水資源造成極大的消耗，降低中水回用系統(tǒng)是一項(xiàng)有效的操作。三、結(jié)論綜上所述，對(duì)于城市污水處理中的流程進(jìn)行分析，并且提出相應(yīng)的節(jié)能降噪的方案，有助于推動(dòng)污水處理向著綠色高效的方向發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]王夙,劉峻.污水處理廠能耗分析與節(jié)能技術(shù)研究進(jìn)展[J],四川有色金屬,2011,(03):23-33.[2]高旭,龍騰銳,郭勁松.城市污水處理能耗能效研究進(jìn)展[J],重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,(06):45-49.[3]李建勇,王建華,范岳峰,周一軍.曝氣流量控制系統(tǒng)用于污水處理廠的節(jié)能降耗[J],中國(guó)給水排水,2007,(12):89-103.[4]常江,楊岸明,甘一萍,孟春霖,彭永臻,張樹軍,應(yīng)起鋒.城市污水處理廠能耗分析及節(jié)能途徑[J],中國(guó)給水排水,2011,(04):76-80.[5]余杰,田寧寧,王凱軍,任遠(yuǎn).中國(guó)城市污水處理廠污泥處理、處置問題探討分析[J],環(huán)境工程學(xué)報(bào),2007,(01):64-69.[6]楊凌波,曾思育,鞠宇平,何苗,陳吉寧.我國(guó)城市污水處理廠能耗規(guī)律的統(tǒng)計(jì)分析與定量識(shí)別[J],給水排水,2008,(10):43-47

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