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1.1混凝、沉淀階段的注意事項(xiàng)
第一,在pH值控制方面,對(duì)于pH值影響水的混凝效果的程度來說,需要根據(jù)相應(yīng)的混凝劑品種來決定,應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的混凝劑,在確定過程中,則需要考慮水質(zhì)特征和混凝劑的特點(diǎn)進(jìn)行,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)分析,結(jié)合工況要求,這里采用液態(tài)聚合氯化鋁混凝劑,能有效控制pH值在7~8范圍內(nèi),達(dá)到較好的效果。第二,在水溫控制方面,應(yīng)該保證合適的水溫范圍,對(duì)于較低的水溫來說,由于松散、細(xì)小的顆粒容易造成比較慢的絮凝體,這時(shí)應(yīng)考慮到具有吸熱性的混凝劑水解過程的特點(diǎn)。對(duì)于低溫水混凝劑來說,具有黏度較大、水解困難的問題,這樣就造成了顆粒不容易進(jìn)行碰撞,另外,也能使得膠體顆粒增強(qiáng)相關(guān)的水化作用,妨礙膠體進(jìn)行凝聚。一般來說,能夠通過高分子助凝劑、混凝劑投加量增加來保證低溫水處理效果。第三,在進(jìn)水量和水力條件方面,應(yīng)該考慮其對(duì)于沉淀、混凝的影響,對(duì)于這個(gè)階段來說,唯一目的就是不管采用何種辦法,實(shí)現(xiàn)快速的均勻混合。在進(jìn)行絮凝和水力混合過程中,應(yīng)該保證進(jìn)水水量的有效控制,根據(jù)相應(yīng)的要求結(jié)合水力條件的特點(diǎn),從而有效保證絮凝效果,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第四,在原水濁度控制方面,應(yīng)該從實(shí)際情況考慮,在夏天的洪水期,具有較高的原水濁度;在冬季,具有較低的原水濁度。對(duì)于大于200NTU的夏季原水濁度高來說,可以通過利用高效的混凝劑來保證混凝沉淀效果,在其他的時(shí)候,根據(jù)要求應(yīng)用普通型的混凝劑即可。第五,在控制積泥方面,為了保證有效的運(yùn)行,應(yīng)該控制好沉淀池、絮凝池的積泥問題,在水質(zhì)處理過程中,應(yīng)該有效保證進(jìn)行定期的排泥和清理。并且在進(jìn)行排泥周期的設(shè)置過程中,應(yīng)該根據(jù)不同的原水濁度進(jìn)行設(shè)置,通過有效的自動(dòng)排泥控制系統(tǒng)來保證清理效果,還能減輕工作量,一般要保持每年清洗一次沉淀池。
1.2消毒工藝
要想保證水質(zhì)安全,就應(yīng)該嚴(yán)格控制消毒工作。一般來說,液氯消毒是各水廠的主要環(huán)節(jié),應(yīng)該從實(shí)際出發(fā),參考具體的沉淀水、原水以及過濾水的水質(zhì)情況,來確定相應(yīng)的氯氣投加量。對(duì)于存在有機(jī)物、原水氨氮等較多的污染物情況下,則應(yīng)該消耗更多的氯量。另外,夏季中存在繁殖較快的微生物、細(xì)菌情況以及冬季中存在較多的氨氮污染物等情況,都是使得氯氣消耗所增加的原因。另外,還受到相關(guān)的原水氯化物、pH值等方面的影響,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來說,一般都是將出廠水余氯控制在0.5~1.0ppm范圍。
1.3臭氧消毒工藝
針對(duì)臭氧冷卻水系統(tǒng)來說,主要涉及到間接和直接冷卻兩大類。對(duì)于簽核來說,主要要求使用純度非常高、不容易出現(xiàn)輻射的水為內(nèi)環(huán)的水要求,外部冷卻水則是使用出廠水即可。要求出廠水的氯離子控制在50毫克/升內(nèi),就可以滿足冷卻設(shè)備直接應(yīng)用于出廠水,否則,就應(yīng)該使用間接冷卻技術(shù)。這主要是從防止設(shè)備腐蝕角度考慮,水質(zhì)存在問題的冷卻水就能使得系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕情況。另外,在此工藝中,應(yīng)該對(duì)于系統(tǒng)配件進(jìn)行定期更換,保證臭氧發(fā)生器沒有出現(xiàn)生銹情況。
1.4加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)
應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)的氨氮、余氯、pH值以及濁度等方面的指標(biāo)參數(shù),化驗(yàn)室應(yīng)該進(jìn)行相關(guān)準(zhǔn)確的化學(xué)分析,除了進(jìn)行國(guó)家飲用水的必要監(jiān)測(cè)之外,還應(yīng)該重點(diǎn)研究和分析相關(guān)的絮凝劑和消毒劑投加、原水水質(zhì)等方面的檢測(cè)工作,能夠有效保證指導(dǎo)生產(chǎn)。另外,相關(guān)班組也應(yīng)該對(duì)于水質(zhì)檢驗(yàn)進(jìn)行定期和定項(xiàng)的檢驗(yàn)。
2水廠節(jié)能降耗技術(shù)
2.1通過有效方法進(jìn)一步降低電能損耗
第一,通過優(yōu)化水廠的泵站,保證電能損耗在正常的生產(chǎn)過程中不斷降低。在進(jìn)行優(yōu)化水泵的過程中,應(yīng)該從實(shí)際出發(fā),目的是有效提高泵站的運(yùn)行效果,使得電能盡量得到節(jié)省。在具體的優(yōu)化方法中,可以采用相應(yīng)的圖解法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法以及啟發(fā)式智能方法等。在進(jìn)行變化的供水量和用水量之間,保證泵站的運(yùn)行具有最優(yōu)的狀態(tài),滿足省電要求。第二,泵站變配電工程設(shè)計(jì)過程應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化,保證電能損耗在生產(chǎn)過程中最低??紤]到水廠的技術(shù)以及資金方面的因素,有時(shí)候盡管采用了相應(yīng)的電容器組手動(dòng)投切措施,也不能進(jìn)行有效補(bǔ)償效果,不能滿足有效的節(jié)電功能。所以,應(yīng)該對(duì)于其泵站變配電工程設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化,能夠把手動(dòng)授切改為自動(dòng)的方式,使得線路損耗有所降低,電費(fèi)支出也有所減少,滿足電能的節(jié)約要求。第三,對(duì)于水廠泵站的配電方案進(jìn)一步優(yōu)化,保證電能損耗的有效降低。當(dāng)前從分析泵站的供電系統(tǒng)來看,在技術(shù)方面存在較為落后的缺點(diǎn),所以應(yīng)該通過配電方案的優(yōu)化,保證能耗的有效降低。第四,清水池的電能損耗的優(yōu)化也是減低能耗的有效手段。當(dāng)前,針對(duì)水廠的清水池設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究比較多,主要就是通過清水池有效容積,來保證節(jié)約能耗的實(shí)現(xiàn)。同時(shí),還應(yīng)該對(duì)于清水池的工作進(jìn)行改進(jìn)。在進(jìn)行內(nèi)部的池內(nèi)水位的抬高,可以通過異水位的設(shè)計(jì)方法提供,這樣使得滿足水位抬高以及有效進(jìn)行水量調(diào)蓄工作的要求。
2.2優(yōu)化生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝,不斷降低藥耗
第一,應(yīng)該保證礬耗程度進(jìn)一步降低,對(duì)于生產(chǎn)自來水過程中的礬耗消耗來說,在大部分水廠中都是采用手動(dòng)加礬的過程,這樣就無形使得礬耗有所增加。因此,在加礬控制中利用游動(dòng)電流檢測(cè)儀加手動(dòng)方式,能夠達(dá)到較好的效果,對(duì)于濾后水濁度變化可以利用動(dòng)電流檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量得到,這樣就能保證加礬的最佳量確定,能夠有效保證為用戶提供質(zhì)量穩(wěn)定的自來水,同時(shí)還能有效保證加礬量的降低。第二,如果在水廠出現(xiàn)了礬耗過高的問題,應(yīng)該對(duì)于相關(guān)的原水異常波動(dòng)進(jìn)行分析,要求相關(guān)技術(shù)和運(yùn)行人員進(jìn)行相關(guān)的處理,保證水處理的有效性,并且積極進(jìn)行總結(jié)和分析,有效提高處理水平。另外,還要積極有效地參與培訓(xùn)活動(dòng),使得水廠相關(guān)技術(shù)人員能具有較高的專業(yè)素養(yǎng),保證有效降低礬耗。第三,可以通過相應(yīng)的自動(dòng)加氯系統(tǒng),保證有效降低氯耗,針對(duì)水廠進(jìn)行液氯消毒過程具有重要的意義。在相應(yīng)的自動(dòng)加氯系統(tǒng)中,主要包括前加氯與后加氯兩部分,能有效通過流量比例進(jìn)行一定的控制,使得生產(chǎn)中的氯耗能夠進(jìn)一步降低,有效避免產(chǎn)生多余的氯氣消耗。通過合理應(yīng)用,能夠保證首次氯的投加的有效降低,保證二次氯投的有效性,能夠保證自來水管網(wǎng)具有良好的消毒能力,保證出廠水質(zhì)的要求。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:污水處理廠;節(jié)能降耗;能耗分布
1 我國(guó)城市污水處理廠能耗及分布
城市污水處理是高能耗行業(yè),其能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個(gè)方面,其中電耗約占總能耗的60%~90%,電耗也成為了污水處理廠運(yùn)行成本的主要組成部分。2011 年,我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠用電量約為100 ×108kW?h, 約占全國(guó)社會(huì)總用電量的0.2%。污水處理廠電能主要消耗在污水污泥的提升、生物處理的供氧、推動(dòng)混合、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區(qū)照明等方面。其中曝氣能耗最大,約占到整個(gè)污水處理廠能耗的一半左右,此外,污泥處理環(huán)節(jié)能耗也不容忽視,我國(guó)污水處理廠在該環(huán)節(jié)的能耗約為3%~5%左右,與日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家20%~30%相比有很大差距,這也反映出我國(guó)的污泥處理工藝和設(shè)備還有待進(jìn)一步完善。城市污水處理廠處理單元能耗分布情況見表1。
表1 污水處理廠處理單元能耗分布
2 城市污水處理廠節(jié)能降耗途徑分析
從以上分析可以看出,我國(guó)城市污水處理廠的能耗分布主要在污水提升、處理以及污泥處理等單元,包括設(shè)備的電能消耗、污水處理和藥劑消耗等,因此,我國(guó)城市污水處理廠節(jié)能的途徑選擇應(yīng)該是在曝氣和泵領(lǐng)域、污泥處理以及日常運(yùn)行的節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化等等。
2.1 污水提升泵站節(jié)能途徑
污水提升泵在整個(gè)污水處理中是主要的耗能設(shè)備之一,因此,具有優(yōu)化提升泵站設(shè)計(jì)能夠產(chǎn)生較大的節(jié)能效果。目前國(guó)內(nèi)城市污水處理廠泵的能量高消耗主要由于電機(jī)效率不高、設(shè)計(jì)的運(yùn)行能力超過了實(shí)際水量所需的能量、水量波動(dòng)以及運(yùn)行控制不良等原因所致。提升泵的優(yōu)化節(jié)能主要途徑有改工頻泵為部分變頻泵作為調(diào)速泵;所有提升泵都是變頻泵,如紹興污水處理廠通過提升水泵變頻技術(shù)改造,節(jié)能達(dá)到12%;多級(jí)動(dòng)態(tài)液位控制策略技術(shù)。在實(shí)際運(yùn)行過程中通過轉(zhuǎn)速加臺(tái)數(shù)控制法,實(shí)現(xiàn)定速泵平均流量運(yùn)行;當(dāng)水流出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)應(yīng)該適時(shí)增減運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù),調(diào)速泵變速運(yùn)轉(zhuǎn)來適應(yīng)水流量的變化;定期對(duì)水泵進(jìn)行維護(hù),以減少摩擦降低電耗。水泵的節(jié)能降耗最關(guān)鍵的是要提升泵的運(yùn)行效率,在采用上述方法之外在泵設(shè)備上下功夫外,還需要加強(qiáng)日常的管理和高程布置等,結(jié)合污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行情況不斷的總結(jié)最佳運(yùn)行條件,以實(shí)現(xiàn)效率的最大化。
2.2 曝氣設(shè)施節(jié)能途徑
曝氣機(jī)是污水處理廠耗能最多的設(shè)備之一,降低污水處理廠的能耗關(guān)鍵是要做好曝氣機(jī)的節(jié)能。在污水處理曝氣環(huán)節(jié)的操作主要有風(fēng)機(jī)、空氣擴(kuò)散、控制以及動(dòng)力等方面,現(xiàn)實(shí)中造成曝氣過高能耗的原因主要有設(shè)備容量過大、操作效率低等等,因此,可以通過優(yōu)化曝氣系統(tǒng)和智能控制來實(shí)現(xiàn)曝氣機(jī)的節(jié)能降耗:考慮曝氣機(jī)動(dòng)力效率、氧利用率、堵塞故障以及工程造價(jià)等因素來合理選擇曝氣裝置;選擇漸減式曝氣布置,如第1~3 段分別按照35%、30%、25%進(jìn)行布置;選擇溶解氧自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解氧濃度的控制;選擇變頻器來改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速方式對(duì)風(fēng)機(jī)流量進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的節(jié)能。
2.3 污水處理節(jié)能途徑
污水處理環(huán)節(jié)的能耗主要產(chǎn)生于污水預(yù)處理和生化處理,其中預(yù)處理階段主要包括格柵、沉砂池,生化處理階段的主要能耗單元是曝氣系統(tǒng)(之前已作論述)。這里重點(diǎn)探討污水預(yù)處理環(huán)節(jié)的能耗。首先是做好格柵的安裝,雖然整個(gè)格柵本身在污水處理過程中的節(jié)能空間不大,但對(duì)后續(xù)其他設(shè)備的降耗起著重要作用,需要做好格柵的安裝,一般會(huì)選擇將格柵安裝在污水處理廠的前段或者污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處,以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)較大漂浮物的截留,減少堵塞,保證污水設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。曝氣沉沙池由于曝氣設(shè)備的使用而產(chǎn)生較高能耗,因此沉砂池的設(shè)計(jì)一般應(yīng)選擇平流式和旋流式。
2.4 污泥處理節(jié)能途徑
污泥處理單元是產(chǎn)生能耗較大的部分,既要做好該部分的節(jié)能降耗,也需要探尋污泥資源的二次利用,因此污泥處理系統(tǒng)的節(jié)能主要著眼于污泥的處理和資源的回收階段。首先是污泥處理方面,目前主要包括污泥的濃縮、穩(wěn)定和脫水三個(gè)環(huán)節(jié)。其中,污泥濃縮應(yīng)優(yōu)先使用生物氣浮技術(shù)來代替簡(jiǎn)單的重力氣浮,以提升濃縮效率、降低能耗的效果;污泥的穩(wěn)定主要有厭氧、好氧和堆肥處理,當(dāng)然也有許多未經(jīng)穩(wěn)定處理就直接進(jìn)入了脫水環(huán)節(jié)。一般厭氧消化后可以產(chǎn)生沼氣來彌補(bǔ)穩(wěn)定環(huán)節(jié)的能量。污泥脫水有機(jī)械脫水和自然脫水兩種方式,目前大多選擇的機(jī)械脫水,機(jī)械脫水的主要能耗是電耗,一般使用離心脫水的電耗較低,但對(duì)污泥的預(yù)處理效果要求高,還容易磨損,還需要在實(shí)踐中探尋新的脫水工藝,提升節(jié)能降耗效果。此外,要做好污泥的回收再利用,污泥中大部分成分是揮發(fā)性有機(jī)物,在日本,60%污泥可以經(jīng)由厭氧消化削減,每噸揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)可產(chǎn)生約680m3 的沼氣,利用磷酸型燃料電池殼獲得污水廠約50%的能源。污泥的回收途徑一般有兩種:利用污泥焚燒產(chǎn)生的熱能、厭氧消化氣的利用。
2.5 藥劑消耗節(jié)能途徑
藥劑消耗雖然在整個(gè)污水處理廠中所產(chǎn)生的能耗比例不大,但在污泥消毒、調(diào)理和除磷等環(huán)節(jié)也存在一定的節(jié)能空間。首先是除磷方式的選擇,一般會(huì)使用無需投加藥劑、污泥產(chǎn)量又少的生物除磷技術(shù),但這項(xiàng)技術(shù)工藝較為復(fù)雜,需要在實(shí)踐中不斷的加以完善。如果選擇化學(xué)除磷,可以嘗試使用高分子混凝劑除磷,能夠有效降低藥耗;污泥調(diào)理是為了進(jìn)一步提升污泥的脫水性能,通常有選擇化學(xué)調(diào)理和物理調(diào)理兩種工藝;污泥的消毒可以推薦使用輻射技術(shù),無需高溫高壓,是污泥消毒的新技術(shù),有利于污水處理廠的節(jié)能降耗。生物消毒由于不需要投加藥劑,也是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)污水處理廠選擇的污泥消毒方式,這一工藝需要進(jìn)一步提升污泥的脫水性能,以減少后續(xù)污泥脫水環(huán)節(jié)的能耗和藥耗。
3 加強(qiáng)日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理
污水廠的節(jié)能降耗滲透于日常的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的方方面面,加強(qiáng)日常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理也是污水處理廠的節(jié)能降耗的重要舉措。首先是加強(qiáng)教育培訓(xùn),提升人員的節(jié)能意識(shí),樹立節(jié)能生產(chǎn)理念;其次是做好日常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本分析,通過對(duì)城市污水處理廠各個(gè)處理環(huán)節(jié)的能耗分析,準(zhǔn)確掌握不同單元的具體能耗,從而有針對(duì)性的提出控制能耗的重點(diǎn)環(huán)節(jié);再次是建立節(jié)能降耗目標(biāo),把節(jié)能降耗目標(biāo)設(shè)置于各個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)于完成預(yù)期目標(biāo)的給予一定的獎(jiǎng)勵(lì),從而激發(fā)大家開展節(jié)能降耗的積極性。
參考文獻(xiàn)
[1]王崇.污水處理廠能耗分布與節(jié)能機(jī)會(huì)分析[J].市政技術(shù),2013(3):148-151.
【關(guān)鍵詞】污水處理廠;能耗;節(jié)能降耗;優(yōu)化運(yùn)行
1、城鎮(zhèn)污水處理廠能耗組成
城鎮(zhèn)污水處理廠的能量是推動(dòng)各生物反應(yīng)池及污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件,其能量消耗大體可以分為兩類,即直接能耗和間接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝氣系統(tǒng)、機(jī)械攪拌、污泥回流泵,污泥脫水等的電耗以及污泥消化投加的熱能等; 間接能耗包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等外加耗材生產(chǎn)過程所需的能量。
2、污水廠各處理單元節(jié)能降耗優(yōu)化運(yùn)行方法探討
2.1 提升泵房單元節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探討
污水提升泵的節(jié)能應(yīng)首先從設(shè)計(jì)過程著手,考慮進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì),根據(jù)管道系統(tǒng)的特性曲線正確科學(xué)地選擇水泵,讓水泵保證在其高效段工作,合理利用地形,減少污水的提升高度來降低水泵軸功率。
其次水泵配套電機(jī)的選擇也非常重要,選擇與水泵負(fù)荷相匹配的電機(jī)可使電機(jī)保持高效運(yùn)轉(zhuǎn),雖然高效率電機(jī)價(jià)格比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)價(jià)格高15%~25%,但其運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,投入運(yùn)行后該部分投資可以很快回收。因此,在污水處理廠設(shè)計(jì)或升級(jí)改造工程中,可優(yōu)先選用高效電機(jī)。
2.2 生化處理單元節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探討
目前我國(guó)生化處理單元采用的技術(shù)仍然是以A/A/O 脫氮除磷工藝、氧化溝及SBR( 序批式活性污泥法) 三大工藝為主。處理單元節(jié)能降耗主要涉及3個(gè)方面: 曝氣系統(tǒng)(主要) 、回流系統(tǒng)及藥劑投加系統(tǒng)。
A/A/O 脫氮除磷工藝,SBR 工藝基本上都是采用微孔曝氣,氧化溝工藝多采用轉(zhuǎn)刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進(jìn)行機(jī)械曝氣。
微孔曝氣系統(tǒng)所需空氣量由風(fēng)機(jī)提供,羅茨鼓風(fēng)機(jī)和TURPO 風(fēng)機(jī)是當(dāng)前污水處理廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)。羅茨風(fēng)機(jī)通過變頻器來實(shí)現(xiàn)節(jié)能,一般為中小型污水處理廠所采用,并且運(yùn)行時(shí)必須采取相應(yīng)的隔音措施。而TURPO 風(fēng)機(jī)則利用其配套的MCP 控制開關(guān)柜,通過在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),結(jié)合進(jìn)水流量情況進(jìn)行風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度及開啟臺(tái)數(shù)的控制,對(duì)曝氣量進(jìn)行控制,避免風(fēng)量浪費(fèi)導(dǎo)致能耗過高。另外微孔曝氣的曝氣裝置也是其重要組成部分,該裝置材料的選擇可提高氧氣利用率,例如近年來被我國(guó)污水處理廠廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴(kuò)散出的微小氣泡直徑為1.5~3.0 mm,具有較高的氧利用率和動(dòng)力效率,逐步淘汰了陶粒、剛玉和粗瓷等材料制成的曝氣裝置。
機(jī)械曝氣可分為轉(zhuǎn)刷(碟) 和倒傘式曝氣器兩種。對(duì)于倒傘式曝氣器來說,由于安裝的設(shè)備數(shù)量較少,因此一般給其中1~2 臺(tái)設(shè)備安裝變頻器來實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷的節(jié)能運(yùn)行。對(duì)于深溝式氧化溝采用轉(zhuǎn)刷(碟) 曝氣時(shí),會(huì)相應(yīng)配套推進(jìn)器作為混合推流主要設(shè)備,推流設(shè)備一般耗能較低,因此水下推流設(shè)備不進(jìn)行控制,保持常開; 而轉(zhuǎn)刷( 碟) 則采用時(shí)序控制方式進(jìn)行控制,通過控制開啟臺(tái)數(shù)及調(diào)整空間布置位置,以適應(yīng)污水進(jìn)水負(fù)荷的變化,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行。
對(duì)于A/A/O、氧化溝及SBR 工藝,曝氣量的控制決定著整個(gè)系統(tǒng)的污水處理效果和污水處理廠的能耗水平。曝氣量小會(huì)直接影響出水水質(zhì),曝氣量大則會(huì)造成大量能耗,同時(shí)大量氣體會(huì)打碎污泥絮體影響出水水質(zhì)。目前大部分污水處理廠運(yùn)行時(shí)只有當(dāng)出水水質(zhì)超標(biāo)時(shí)才會(huì)改變曝氣量,只要出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就維持曝氣量恒定。當(dāng)污水廠進(jìn)水負(fù)荷變化時(shí),出水指標(biāo)就會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)。因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水負(fù)荷偏低時(shí),會(huì)造成氣量浪費(fèi),所以按需曝氣將逐漸成為主要發(fā)展方向。
2.3 污泥脫水單元節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)探討
污泥脫水單元節(jié)能優(yōu)化主要涉及脫水機(jī)類型選擇、藥劑的投加量等。污泥脫水機(jī)類型大致分為板框式污泥脫水機(jī)、帶式污泥脫水機(jī)、離心式污泥脫水機(jī)和疊氏污泥脫水機(jī)。帶式污泥脫水機(jī)受污泥負(fù)荷波動(dòng)的影響小,具有出泥含水率較低且工作穩(wěn)定啟動(dòng)能耗少等優(yōu)點(diǎn),但由于其存在運(yùn)行環(huán)境條件較差、維護(hù)工作量大等方面的問題增加了基建費(fèi)用,因而較少采用。板框式污泥脫水機(jī)與其他類型脫水機(jī)相比,污泥餅含固率最高,可高達(dá)35%,但其占地面積較大,間斷式運(yùn)行,效率低下,運(yùn)行環(huán)境較差,存在二次污染。因此不少大型污水處理廠在污泥處理設(shè)備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機(jī)。
一些采用氧化溝工藝的污水處理廠會(huì)考慮適當(dāng)延長(zhǎng)污泥齡,減少排泥量并提高污泥中的灰分含量,這在一定程度上提高了進(jìn)入污泥井的含固率,并通過合理調(diào)配二沉池、高效沉淀池排泥時(shí)間和排泥量,合理控制污泥濃縮池濃縮時(shí)間和進(jìn)泥濃度等方式,提高離心機(jī)運(yùn)行效率、減少脫水機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間,有效地降低能耗。
3、城市污水處理廠節(jié)能運(yùn)行實(shí)例
某污水處理廠進(jìn)行了節(jié)能降耗技術(shù)改造,達(dá)到了一定效果。該污水處理廠總占地面積為14.53 hm2,水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為35×104 m3 /d。設(shè)計(jì)分兩期: 一期采用AB 工藝(其中B 段為MUCT 工藝) ,設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104 m3 /d,于1998年投入運(yùn)行; 二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝,設(shè)計(jì)處理規(guī)模為25×104 m3 /d,于2001 年投入運(yùn)行。
該污水處理廠最初考慮了精確曝氣控制,但是最終產(chǎn)生的效果較差,因而于2009 年進(jìn)行了節(jié)能改造,改造主要針對(duì)能耗較大的生化處理單元。改造內(nèi)容包括將一期的MUCT 池在線溶解氧信號(hào)直接接入主控制柜,通過計(jì)算轉(zhuǎn)換為所需風(fēng)壓值,讓主控制柜根據(jù)實(shí)際風(fēng)壓與所需風(fēng)壓差值調(diào)整各風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度,從而實(shí)現(xiàn)改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統(tǒng),使其供氧電耗由0.066 7 降至0.048 kW?h /m3。二期厭氧池/三溝式氧化溝通過提升水泵的開啟臺(tái)數(shù)變化及在線溶解氧儀數(shù)值變化間接判斷從而調(diào)整轉(zhuǎn)刷曝氣器開啟臺(tái)數(shù)和時(shí)間,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)刷的時(shí)序控制。三溝式氧化溝單耗由0.173 9 降至0.158 7 kW?h /m3,達(dá)到了較為理想的節(jié)能效果。該污水廠實(shí)行相應(yīng)的節(jié)能改造措施后電耗有一定下降。
結(jié)語
城市污水處理的能耗直接關(guān)系到污水處理業(yè)與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實(shí)用性和前瞻性,是一個(gè)綜合性、可挖掘性的研究課題,然而當(dāng)前關(guān)于這方面的研究還較少。
通過研究城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗組成、分布比例、耗能特點(diǎn)等可知,城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能降耗措施主要從污水提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)等三方面入手,具體涉及泵、曝氣設(shè)備、推動(dòng)混合設(shè)備和污泥處理設(shè)備等主要耗能設(shè)備的節(jié)能選型和節(jié)能改造,優(yōu)化運(yùn)行管理措施。
結(jié)合我國(guó)城市污水處理現(xiàn)狀,開展針對(duì)全國(guó)各種工藝的城市污水處理廠全流程運(yùn)行能耗評(píng)估,并有針對(duì)性地開展節(jié)能降耗優(yōu)化改造,將成為今后一個(gè)重要的研究方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉禮祥,張金松,施漢昌,等.城市污水廠全流程節(jié)能降耗優(yōu)化運(yùn)行策略探討[J].中國(guó)給水排水,2009 ,25 (16):11-15.
關(guān)鍵字:污水處理節(jié)能降耗 環(huán)境保護(hù)
Abstract: along with the sewage treatment plant a lot of construction, environmental protection and around the sewage treatment career achievements, the energy consumption of the wastewater treatment plant is paid more and more attention now, how to make urban sewage treatment process to low cost efficient way of the sustainable development in our country by water treatment technology research and application field widely attention.
Key word: sewage treatment saving energy and reducing consumption environment protection
中圖分類號(hào):[TU992.3]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
1.引言
近幾年,我國(guó)各地的環(huán)境保護(hù)及污水處理事業(yè)發(fā)展很快,成績(jī)顯著,尤其是城市污水處理設(shè)施的建設(shè)成果令人矚目。但與世界各國(guó)相比,目前我國(guó)城市污水處理能力、效率、水平與環(huán)境要求差距仍然很大。如何優(yōu)化污水處理工藝,節(jié)能降耗,提高效率,成為當(dāng)今社會(huì)共同的話題。
2.污水處理廠耗能現(xiàn)狀分析
長(zhǎng)期以來,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各國(guó)應(yīng)用最廣的一種生物處理流程,具有處理能力高,出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。
由于國(guó)家對(duì)污水處理廠出水水質(zhì)要求的不斷提高,污水處理的點(diǎn)好相應(yīng)提高到0.15~0.28(kW.h)/m³污水,平均處理成本已達(dá)到0.8元/m³,隨之而來的搞運(yùn)行成本便擺在眼前。污水處理廠能耗成本占污水處理廠運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本的60%~90%,主要集中在污水提升、曝氣回流、污泥處理與運(yùn)輸?shù)炔糠?。在不同污水處理廠的運(yùn)行中,實(shí)際能耗還與污水廠規(guī)模、污水的水質(zhì)特征、處理程度、處理工藝、運(yùn)行模式等因素有關(guān)。
隨著出水水質(zhì)要求的不斷提高,CO2和污泥的排放量也相應(yīng)增加,這將與我國(guó)當(dāng)前提倡的減排相斥。曝氣供氧是CO2的主要來源部位,曝氣供氧與混凝沉淀又是污泥的主要產(chǎn)生部位。
因此污水處理廠的節(jié)能減排工作應(yīng)從上述部位出發(fā),提出實(shí)現(xiàn)途徑,以滿足國(guó)家和行業(yè)要求。
3. 污水處理廠節(jié)能降耗實(shí)踐途徑分析
如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量等可持續(xù)的方向發(fā)展,要求污水處理不應(yīng)僅僅滿足單一的水質(zhì)改善,同時(shí)也需要一并考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題,且所采用的技術(shù)必須以低能耗和少資源損耗為前提。
3.1 強(qiáng)化預(yù)處理降低除碳工藝能耗
預(yù)處理投資少,能耗低,管理簡(jiǎn)單,可去除一定的有機(jī)物,可通過強(qiáng)化沉降、分離、絮凝等工序,采用中和法,提高格柵和沉淀池效率,亦可采用水解或AB工藝等方法來強(qiáng)化預(yù)處理,從而降低二級(jí)處理負(fù)荷和能耗成本,達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的目的。
3.2 除氮工藝的優(yōu)化
(1) 同時(shí)硝化反硝化
同時(shí)硝化反硝化是指硝化過程與反硝化過程在同一個(gè)反應(yīng)器中、相同操作條件下同時(shí)進(jìn)行。近年來,在很多實(shí)際工藝中發(fā)現(xiàn)了同時(shí)硝化反硝化過程。
同時(shí)硝化反硝化的影響因素主要有:有機(jī)碳源、溶解氧、微生物絮體結(jié)構(gòu)等。由于需要實(shí)現(xiàn)硝化與反硝化的一體化,所以有機(jī)碳源必不可少。進(jìn)水碳源越充足,同時(shí)硝化反硝化就越明顯。此外還需要選擇適當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷,負(fù)荷過高,會(huì)抑制硝化反應(yīng);負(fù)荷過低,會(huì)大量消耗有機(jī)物,使得反硝化的碳源不足。溶解氧也是影響同時(shí)硝化反硝化的重要因素之一,一般控制在0.5~1.0mg/L。溶解氧過高,反應(yīng)器內(nèi)缺氧區(qū)域減小,反硝化受抑制;溶解氧過低,則不利于硝化反硝化的進(jìn)行。微觀上認(rèn)為微生物絮體內(nèi)的溶解氧梯度使得同時(shí)硝化反硝化發(fā)生,所以絮體的大小也是影響因素之一。研究表明,當(dāng)絮體粒徑在50~110微米時(shí)可在絮體內(nèi)形成缺氧區(qū)。此外,溫度、堿度、pH和污泥齡等也會(huì)對(duì)同時(shí)硝化反硝化產(chǎn)生影響。[3]
(2) 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化順利進(jìn)行的關(guān)鍵在于HNO2的積累,傳統(tǒng)生物脫氮過程中,硝化反應(yīng)的主要產(chǎn)物是NO3-,一般占95%左右,而NO2-的含量極低。由于亞硝化菌和硝化菌有著密切的互生關(guān)系,想要將HN4+完全氧化成NO2-是不可能的。衡量短程硝化反硝化能否順利進(jìn)行的標(biāo)識(shí)是NO2-的累積量,以NO2-/( NO3-+ NO2-)的值表示,一般認(rèn)為累積量至少大于50%。[4]
(3) 厭氧氨氧化
厭氧氨氧化是指在厭氧或缺氧條件下,厭氧氨氧化微生物以NH4+為電子供體,以NO2-為電子受體,將NH4+和NO2-轉(zhuǎn)化為N2的過程。
影響厭氧氨氧化的因素主要有溫度、溶解氧、pH值、底物濃度等。研究表明,當(dāng)溫度由15℃逐漸升至30℃的過程中,反應(yīng)速率隨溫度的升高而提高。溫度小于15℃時(shí)反應(yīng)速率較低,溫度大于35℃后,反應(yīng)速率開始下降。另有研究表明,厭氧氨氧化對(duì)DO非常敏感,須在嚴(yán)格厭氧的條件下進(jìn)行。一般認(rèn)為最適宜的pH指為7.0~9.0。NO2--N濃度的增加會(huì)提高厭氧氨氧化的反應(yīng)速率,過高的亞硝態(tài)氮濃度則會(huì)抑制反應(yīng)的進(jìn)行。[5]
3.3強(qiáng)化污泥處理
污泥的處理影響著整個(gè)污水處理廠的工作效果,對(duì)于大型污水處理廠,產(chǎn)泥量大,可采用污泥集中厭氧消化;中小型污水處理廠除選用污泥濃縮脫水機(jī)處理外,亦可貯存至一定量后進(jìn)行厭氧消化。
為使厭氧消化能產(chǎn)生更多的CH4,可以考慮將污水中盡可能多的有機(jī)碳進(jìn)入污泥消化環(huán)節(jié),這與傳統(tǒng)方式將有機(jī)碳通過外部供能轉(zhuǎn)化成CO2比較,將會(huì)更加節(jié)能,同時(shí)由于無需曝氣,將會(huì)大大減少CO2的排放,達(dá)到節(jié)能減排目的。[6]
3.4 高效的裝置實(shí)現(xiàn)節(jié)能
3.4.1曝氣組件
擴(kuò)散曝氣系統(tǒng)是目前使用最為普遍的充氧方式,曝氣設(shè)備的充氧能力取決于多個(gè)因素,包括:氧曝氣頭類型,池體形狀,擴(kuò)散器安裝深度,水溫,環(huán)境大氣壓,曝氣器設(shè)計(jì)以及污水的特征等。氧轉(zhuǎn)移效率(OTE)是衡量曝氣系統(tǒng)的重要指標(biāo),OTE的改善能有效提高能量利用效率。影響氧轉(zhuǎn)移效率的的因素有水質(zhì)特征、反應(yīng)器水深、氣泡直徑、風(fēng)量風(fēng)速、擴(kuò)散器密度以及曝氣頭的堵塞情況等。
OTE隨著生物反應(yīng)器中擴(kuò)散器數(shù)量的增加而提高,有些污水廠在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)反應(yīng)池的尺寸來布置和安裝曝氣器;還有些污水廠采用將原有的粗孔曝氣器更換為微孔曝氣器,這樣也能大大提高用電效率。
3.4.2水泵
[關(guān)鍵詞]污水處理;節(jié)能降耗;技術(shù)
中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)04-0369-01
污水處理企業(yè)的工作重點(diǎn)是污水的整治和處理,但其中涉及到原料的消耗問題,只有在內(nèi)部運(yùn)行管理有效的基礎(chǔ)上才能開展企業(yè)與外部企業(yè)的交流,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的更新,并引入新的節(jié)能降耗技術(shù)。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,許多節(jié)能降耗設(shè)備也被開發(fā)出來,能夠在企業(yè)的污水處理工作中有效降低原料和資金的消耗,在企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作中起到重要的作用。
1.污水處理工作中常用的節(jié)能降耗設(shè)備
1.1 水泵部分
污水處理工作的能源浪費(fèi)和消耗主要集中在生化處理系統(tǒng)、污水回流系統(tǒng)等部分,因此,對(duì)污水處理廠進(jìn)行節(jié)能降耗改造也需要針對(duì)這幾個(gè)系統(tǒng)提出改革措施,改良系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)備設(shè)施。水泵是污水處理廠中必不可少的設(shè)備,能夠有效調(diào)節(jié)污水和凈化水的水壓,控制水流的流向和流速,并為污水處理工作創(chuàng)造條件。但水泵安裝過多會(huì)造成不必要的能源浪費(fèi),因此,要對(duì)水泵的使用進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整,選擇必要的水泵設(shè)施進(jìn)行污水流控制和調(diào)節(jié)。同時(shí),工廠在日常的污水處理工作經(jīng)營(yíng)中,可以選擇使用變頻水泵,根據(jù)水流變化和水壓的調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的能耗,不僅能夠增加污水處理系統(tǒng)的靈活性,還能夠有效降低水泵設(shè)施的能量消耗。
1.2 鼓風(fēng)曝氣部分
鼓風(fēng)曝氣設(shè)備主要在生化系統(tǒng)中應(yīng)用,并在整體的污水處理過程中產(chǎn)生較大的能源消耗,因此,可以對(duì)曝氣設(shè)備進(jìn)行改造和調(diào)整。生化系統(tǒng)中的鼓風(fēng)設(shè)備如果采取機(jī)械設(shè)備,會(huì)直接消耗工廠中的電能等能源,并需要消耗較大的能量。但隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,在鼓風(fēng)設(shè)備中出現(xiàn)了鼓風(fēng)曝氣設(shè)備,空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)的產(chǎn)生能夠帶來能源的節(jié)省和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步。隨著鼓風(fēng)工作的進(jìn)行,污水處理中需要的鼓風(fēng)強(qiáng)度降低,空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)調(diào)整工作的強(qiáng)度,降低鼓風(fēng)的效率,同時(shí)降低鼓風(fēng)機(jī)工作的能耗,能夠有效實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)省和控制。
1.3 曝氣器部分
在污水處理設(shè)備中選擇擴(kuò)散曝氣系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)污水充氧,設(shè)備充氧的效率與曝氣器的形狀、與水的接觸面積、水壓、水中的雜質(zhì)、水溫、大氣壓、曝氣頭的質(zhì)量等因素相關(guān)。因此,在選擇曝氣頭時(shí)污水處理廠可以從這些因素的角度選取合適的曝氣頭。同時(shí)由于氧化溝垂直軸葉輪表面曝氣機(jī)一般只用于小型的曝氣池,因此使用在氧化溝上制約了其充氧效率。為了選取高效的曝氣器,污水理廠可以水底管式微孔曝氣器,覆蓋橡膠膜片,這種微孔曝氣器采用橡膠膜片與水體接觸面積大,氣泡小且均勻,充氧能力強(qiáng),實(shí)現(xiàn)氧氣與水的充分接觸,提高氧氣的利用效率,實(shí)現(xiàn)污水處理能源的節(jié)省。
2.污水處理廠運(yùn)行的節(jié)能降耗措施
2.1 加強(qiáng)日常管理控制,節(jié)省工廠運(yùn)作成本
合浦縣污水處理廠的員工人數(shù)較少,便于加強(qiáng)管理控制,并在采取有效管理措施的基礎(chǔ)上進(jìn)行部門分工,有利于對(duì)員工工作和工廠的生產(chǎn)狀況進(jìn)行及時(shí)的控制。合浦縣污水處理廠的員工大多具有高等學(xué)歷,員工能夠掌握污水處理工作的基本操作,并學(xué)習(xí)新的污水處理知識(shí)和技能,能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的智力資本積累,為企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展提供發(fā)展的動(dòng)力和基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,企業(yè)需要制定標(biāo)準(zhǔn)的操作流程和工作標(biāo)準(zhǔn),將污水處理工作標(biāo)準(zhǔn)化,并加強(qiáng)對(duì)員工的激勵(lì)和監(jiān)督,提高員工的工作效率。污水處理企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的再利用,為地區(qū)居民提供更加便利的生活環(huán)境,因此,企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過程中要注重工作的質(zhì)量和效率,提高污水處理工作的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)工作的合理開展。
2.2 采取能量利用審核制度,控制能源消耗
在污水處理廠的日常運(yùn)營(yíng)中,廠方可以采用能量利用審核制度,對(duì)污水處理中的各個(gè)流程進(jìn)行能量消耗的監(jiān)測(cè),獲取工廠運(yùn)作狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),工廠能夠調(diào)整生產(chǎn)的效率,并在工廠設(shè)備更新時(shí)將利用效率較低的設(shè)備更換掉。在對(duì)工廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行階段性總結(jié)和調(diào)整時(shí),企業(yè)也可以通過流程各部分的能量消耗對(duì)比來確定下一階段工作改進(jìn)的重點(diǎn),并設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)流程的工作操作方案。能量利用審核制度能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)內(nèi)部能源消耗的有效監(jiān)督,并對(duì)各個(gè)階段的浪費(fèi)現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)督和控制,結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的管理模式,能夠?qū)⒐?jié)能的責(zé)任落實(shí)到各個(gè)部門,實(shí)現(xiàn)有效控制。
2.3 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水處理數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)監(jiān)督控制
下圖是合浦縣污水處理廠的污水處理流程,通過圖片,可以得到污水處理廠污水處理的流程和各階段的物品、能量消耗狀況。對(duì)污水處理流程中的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)督和分析,并根據(jù)具體得到的生產(chǎn)狀況資料調(diào)整企業(yè)的污水處理方案,能夠?qū)崿F(xiàn)污水處理工作中的節(jié)能降耗。采用中控在線系統(tǒng)讀數(shù)能夠?qū)ξ鬯幚砉ぷ髦械木唧w狀況及時(shí)了解,將調(diào)整生產(chǎn)的指令下達(dá)到相應(yīng)的部門,并能根據(jù)異常數(shù)據(jù)判斷生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題和需要調(diào)整的部分,減少企業(yè)不必要的能源消耗。
3.總結(jié)
合浦縣污水處理廠是由廣西北部灣投資集團(tuán)有限公司投資建設(shè),現(xiàn)由廣西北部灣水務(wù)集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)管理,在環(huán)??⒐を?yàn)收后正常開展合浦縣城生活污水的處理工作,為合浦縣居民提供了高質(zhì)量的生活環(huán)境。本文主要就污水處理廠運(yùn)行中可以選擇的節(jié)能降耗設(shè)備進(jìn)行介紹,并根據(jù)合浦縣污水處理廠的實(shí)際運(yùn)作狀況提出節(jié)能降耗措施的建議,希望能對(duì)相應(yīng)的工作者提供有效的參考和建議。
參考文獻(xiàn)
[1] 李勇,何強(qiáng),趙曉龍等.小城鎮(zhèn)污水處理廠節(jié)能降耗改造工程實(shí)例[J].給水排水,2015,(11):17-20.