城市污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施研究
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城市污水处理厂能耗分析及节能措施探究一、引言城市污水处理厂是处理城市排放的污水,保卫水环境,维护公共卫生的重要设施。
然而,该过程需要大量的电能和燃料,将导致能源消耗和环境污染。
因此,对城市污水处理厂的能耗进行分析并探究节能措施是分外重要的。
二、能耗分析(一)能耗来源城市污水处理厂的能耗主要来自以下几个方面:1. 污水传输:污水从污水收集管道输送处处理厂需要泵站以及输水管道,消耗大量电能。
2. 污水处理:包括初级处理、二级处理和三级处理等,在这一过程中需要加入曝气、搅拌、过滤等过程所导致的能耗。
3. 污泥处理:污泥脱水、干化等处理过程需要燃料消耗。
4. 运行及帮助设备:包括空调、照明、电梯等设备的能耗。
(二)能耗分析对城市污水处理厂的能耗进行分析是为了找出能源浪费的原因,提出合适的节能措施。
通过实地调研和数据统计,我们对能耗分析得出以下结论:1. 污水传输过程占能耗总量的比重较大,泵站的电能消耗占到总能耗的30%左右。
2. 污水处理过程中,搅拌、曝气等设备的电能消耗也较大,约占总能耗的20%。
3. 污泥处理过程中的燃料消耗占总能耗的10%左右。
4. 运行及帮助设备的能耗虽然较小,但也需要引起足够的重视。
三、节能措施探究(一)污水传输1. 优化泵站布局:合理规划泵站位置,缩减水力压力损失,降低输送距离,从而缩减能源消耗。
2. 选用高效节能泵:接受高效可调整泵站,依据实际需求进行调整,降低能耗。
3. 泵站智能控制:引入先进的智能控制系统,通过调整泵站工作状态和流量来节约能源。
(二)污水处理1. 优化工艺流程:针对不同类型的污水,选择适合的处理工艺流程,缩减能耗。
2. 接受高效设备:选用效率高的处理设备,提高污水处理效率的同时缩减能源消耗。
3. 曝气设备节能:依据污水处理厂的实际需求,合理调整曝气设备的运行模式,降低能耗。
4. 污泥处理节能:接受低温干化技术,充分利用余热,缩减燃料消耗。
(三)运行及帮助设备1. 高效照明系统:接受高效节能的LED照明设备,降低能耗。
污水处理厂节能降耗措施浅析污水处理厂作为城市环境保护的重要设施,其运行所需的能源消耗一直是人们关注的焦点之一。
传统的污水处理厂通常存在能源浪费现象,如何降低能源消耗,提高能源利用效率成为了污水处理厂的重要课题。
本文将从污水处理厂的节能降耗措施进行浅析,探讨一些可行的解决方案。
一、污水处理厂能耗情况污水处理厂的能耗主要包括电力消耗和生物处理过程中耗损的有机物,化学能耗,机械能耗等。
电力消耗是污水处理厂的主要能源消耗方式,其占比约为60%~70%。
而传统的污水处理厂通常存在污泥浓缩、污泥脱水、空气供给、污泥回流与剩余气体利用等较多的能耗环节,严重消耗电力,导致污水处理的成本增加,也给环境带来了额外的压力。
1. 污泥处理优化污泥处理是污水处理厂的一个重要环节,一般包括污泥浓缩、污泥脱水等过程。
传统的污泥处理方式通常采用机械化处理,耗能较大。
而采用生物化学方法进行污泥处理,可以有效降低能耗,提高处理效率。
2. 采用新型污水处理技术传统的污水处理厂通常采用生物处理工艺,但其对氧气的需求量较大,能耗较高。
而新型的污水处理技术如膜生物反应器(MBR)、反渗透技术等,可以有效减少对氧气的需求量,降低能耗。
3. 污水处理流程优化通过对污水处理流程进行优化,可以降低处理时间,提高处理效率,从而减少能源消耗。
比如采用间歇曝气的方法,可以有效减少所需的曝气设备数量,降低曝气系统的能耗。
4. 太阳能热水系统应用污水处理厂通常需要大量热水用于清洗设备、加热池水等,可以考虑引入太阳能热水系统,利用太阳能源进行热水供应,减少对传统能源的依赖,降低能耗。
5. 智能化控制系统通过引入智能化控制系统,可以对污水处理设备的运行进行精确控制,优化设备运行模式,提高设备利用率,从而减少能耗浪费。
6. 能源回收利用污水处理过程中产生的剩余气体,可以通过适当的处理后用于供热、发电等用途,实现能源的回收利用,减少能源浪费。
以上措施仅是对污水处理厂节能降耗的一些浅析,要实现真正的节能降耗,还需要综合考虑污水处理厂的实际情况,制定合理的节能降耗方案,加大技术改造和设备更新力度,建设更加智能、高效的污水处理设施。
《城市污水处理厂能耗评价及节能途径研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速,城市污水处理厂作为环境保护的重要组成部分,其能耗问题日益受到关注。
污水处理厂的能耗不仅关系到运营成本,还与能源的节约和环境保护密切相关。
因此,对城市污水处理厂进行能耗评价及节能途径的研究,对于推动绿色发展、实现可持续发展目标具有重要意义。
二、城市污水处理厂能耗现状及评价1. 能耗现状城市污水处理厂的能耗主要包括电力消耗、药剂消耗和热能消耗等。
其中,电力消耗主要用于污水和污泥的处理、提升、曝气等工艺环节。
药剂消耗主要是用于污泥的稳定和絮凝等处理过程。
热能消耗则主要来自于污水处理过程中的加热和保温环节。
2. 能耗评价对城市污水处理厂的能耗进行评价,需综合考量能源消耗总量、单位水量能耗以及单位能耗处理效果等多方面因素。
评价中不仅要考虑污水处理厂本身的能耗水平,还要与同类型设施进行横向比较,甚至参考国际先进水平的能耗标准,进行科学的评估和对比。
三、节能途径研究1. 工艺优化通过优化污水处理厂的工艺流程,减少不必要的能源消耗。
例如,采用高效曝气技术、生物膜法等新型工艺,提高处理效率,降低能耗。
同时,通过合理调度和处理时间,避免在低负荷或非高峰时段运行高能耗设备。
2. 设备升级对老旧设备进行更新换代,采用高效、低能耗的设备。
例如,使用变频调速技术替代传统的定速电机,根据实际需要调整电机转速,实现节能降耗。
此外,还可以采用节能型照明系统、余热回收利用等技术手段。
3. 能源替代积极推广可再生能源在污水处理厂的应用,如利用太阳能、风能等清洁能源进行曝气、照明等作业。
同时,也可以考虑采用生物质能、地热能等新型能源替代传统能源。
4. 强化运营管理加强污水处理厂的运营管理,建立完善的节能管理制度和节能监测体系。
通过定期的能耗监测和数据分析,找出能耗高的环节和设备,制定针对性的节能措施。
同时,加强员工节能意识培训,提高全员参与节能降耗的积极性。
四、案例分析以某城市污水处理厂为例,通过实施上述节能措施,实现了显著的节能效果。
城市污水处理厂能耗分析及节能降耗措施研究城市污水处理厂是城市环境保护的重要设施,它的运行需要消耗大量能源。
为了降低能耗,提高能源利用效率,减轻对环境的影响,对城市污水处理厂的能耗进行分析及节能降耗措施的研究具有重要意义。
一、城市污水处理厂能耗分析城市污水处理厂的能耗主要包括电能、燃料能和化学药剂三个方面。
电能是城市污水处理厂的主要能源消耗。
城市污水处理厂的能耗主要来自于以下几个环节:1. 进水泵站:进水泵站是将城市污水输送到处理厂的关键环节,在泵站的运行过程中需要耗费大量的电能。
2. 曝气系统:曝气系统是城市污水处理厂中的重点消耗能源的环节,曝气系统的能耗约占整个处理厂的60%。
3. 污泥处理系统:污泥处理系统是城市污水处理厂中的另一个重要能耗环节,其中包括污泥浓缩、脱水、干化等过程。
4. 卫生废弃物处理系统:城市污水处理厂还需要处理一些卫生废弃物,这部分能耗也不容忽视。
以上几个环节的能耗构成了城市污水处理厂的主要能耗源,对其进行深入的分析有助于找到节能降耗的关键环节。
1. 提高设备运行效率:通过合理的设备选型和优化运行方案,可以降低设备的耗能。
采用高效水泵、曝气器等设备,可以有效降低能耗。
2. 优化工艺流程:合理优化城市污水处理厂的工艺流程,提高处理效率,减少能源消耗。
采用生物膜工艺替代传统曝气系统,可以减少曝气系统的能耗,降低运行成本。
3. 循环利用能源:合理利用污水处理过程中产生的生物气体、污泥等资源,进行能源的循环利用。
可以利用污泥发酵产生的生物气体进行发电,将废热用于污泥干化过程等。
4. 强化能耗监控:建立城市污水处理厂的能耗监控系统,实时监测能源的消耗情况,及时发现异常情况并进行调整,对能耗进行精细化管理。
5. 加强员工培训和意识提升:加强员工的节能意识培训,让员工意识到节能降耗对于城市污水处理厂的重要性,提高他们主动采取节能措施的意识和能力。
6. 采用新技术:尝试采用新技术、新设备,如可再生能源设备、智能控制系统等,为城市污水处理厂的节能降耗提供技术支持。
城市污水处理厂能耗分析及节能降耗措施研究城市污水处理厂是对城市污水进行处理,保障城市环境卫生的重要设施之一。
随着城市化进程的加快和人口规模的不断增加,城市污水处理厂的能耗问题也日益凸显。
如何降低污水处理厂的能耗,提高能源利用效率,减少能源消耗成为亟待解决的问题。
一、城市污水处理厂的能耗分析城市污水处理厂的能耗主要来自于供水泵、曝气器、搅拌器、污泥处理等设备的运行。
曝气器是污水处理厂中最耗能的设备之一,通常占据总能耗的30%~80%。
曝气器的耗能主要来源于送气系统和曝气筒。
在传统的曝气系统中,采用的是常规风机和曝气筒组成的送气系统,其能效较低,导致能耗较高。
还有搅拌器、污泥干化等设备也是污水处理厂能耗的重要来源。
1、改进曝气系统对于曝气系统,可以采用高效能曝气器和变频调速风机进行更新改造,以提高曝气效率,减少能耗。
采用智能控制系统,根据不同的污水处理情况进行调节,优化系统运行参数,以降低能耗。
2、优化污泥处理污水处理厂中的污泥处理也是能耗的重要来源。
采用高效节能的污泥脱水设备,减少污泥的水分含量,降低运行能耗。
污泥干化也是一个重要的能耗环节,采用余热回收、高效干化设备等技术手段,减少污泥干化过程中的能耗。
3、启用可再生能源在城市污水处理厂运营中,可以考虑启用可再生能源,如太阳能、风能等,作为曝气、搅拌等设备的辅助能源,以减少对传统能源的依赖,降低能耗。
4、加强管理与培训加强污水处理厂运营管理,根据实际情况制定合理的运行方案,提高设备利用率,提高系统效率。
对污水处理厂的工作人员进行能源管理培训,提高员工的节能意识,保障设备的正常运行,减少因运行不当而导致的能耗浪费。
5、采用先进技术随着科技的不断进步,污水处理厂能耗管理也得到了很大的提高。
采用先进的节能技术,如膜法生物反应器(MBR)、生物膜反应器(BFR)、反渗透浓缩等设备,能够提高处理效率,降低产生的废水量,从而减少能耗。
通过以上的节能降耗措施研究,可以有效的降低城市污水处理厂的能耗,提高设备的运行效率,减少运行成本,同时也能够减少对环境的影响,提高城市污水处理的整体水平。
城镇污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施近年来我国城市化建设进程速度较快,城市每天有大量的污水需要进行处理,这也导致城市水资源匮乏现象十分突出。
目前城镇污水处理厂在对污水处理过程中存在能源消耗量大的问题,为了实现节能降耗的目标,需要对污水处理厂能耗情况进行分析,从而采取有效措施实现污水处理厂的节能。
1、污水处理厂的能耗分析城镇污水处理厂每天都需要对城市生产生活中产生的大量污水进行处理,采取各种方法将污水中的污染物进行分离,从而使排放的水质能够达到规定的标准,这不仅能够有效的保护水资源环境,而且对经济的可持续发展也具有非常重要的意义。
一直以来我国污水处理厂发展都较为缓慢,污水处理厂能源消耗量大的问题得不到有效重视。
近年来人们生活水平提升速度较快,对水质处理有了更高的要求,加之大量污水处理厂的兴建,这也使污水排放标准更为严格。
排放标准的提升,进一步加剧了污水处理过程中能源的消耗量,这使污水处理厂能源消耗问题越来越受到重视。
当前我国污水处理厂在污水处理过程中,在提升污水和污泥、生物处理供氧及污泥处理等工艺过程中存在大量的能源消耗问题,特别是污水生物处理和污泥处理过程中能耗比重更大,在曝气、污水提升及污泥处理等生化处理阶段也存在着较大的能耗。
由于污水处理厂存在着能源消耗大及运行成本高的问题,这对城市污水处理厂的建设和发展起到了较大的阻碍作用,因此需要加大对污水处理工艺和设备能耗能效等问题进行研究,注重新工艺的应用,从而实现污水处理的高效性和低能耗,加快城镇污水处理厂建设,确保水资源环境的安全。
2、城镇污水处理厂节能措施2.1污水提升系统的节能措施水泵作为污水处理厂中非常重要的设备,其在运行过程中存在着大量的电能消耗,因此需要有效的提高水泵的运行效能,实现泵房的节能,从而达到污水处理厂节能降耗的目标。
首先,科学对水泵扬程进行设计,实现水泵的节能。
在对污水厂高程设计过程中,普遍采用估算方法来对水头损失进行计算,而且估算值往往都要高于正确值,这就导致实际设计过程中水泵扬程存在偏高的现象。
城市污水处理厂能耗分析及节能降耗措施研究城市污水处理厂是处理城市生活污水的重要设施,但其运行过程中存在能耗较高的问题。
对城市污水处理厂的能耗进行分析,并研究相应的节能降耗措施,是提高污水处理效率、减少能源消耗的重要途径。
城市污水处理厂的能耗主要包括电力消耗、燃料消耗和劳动力消耗等。
电力消耗是最为明显的部分。
城市污水处理厂的电力消耗主要来自于传动设备(如风机、泵站等)、曝气系统和混凝系统等。
为了降低电力消耗,可以采取如下措施:1. 优化传动设备的选择和运行方式。
传动设备的选择应考虑效率和能耗因素,选择能效较高的设备,并通过合理的调整和维护,提高设备的运行效率,减少能源损失。
2. 优化曝气系统的工艺和控制方式。
曝气系统是城市污水处理厂的核心部分,也是能耗较高的部分。
采用高效的曝气器、合理的曝气量控制方式和智能化的控制系统,可以实现曝气效果的最大化,减少能量浪费。
3. 优化混凝系统的运行方式。
混凝系统是城市污水处理过程中重要的固液分离环节,也是能耗较高的部分。
通过改进混凝剂的使用方法、改善搅拌设备的性能和控制方法等,可以降低混凝系统的能耗。
还可以采取以下措施进一步降低城市污水处理厂的能耗:1. 实施能源管理系统。
建立科学的能源消耗监测体系,定期对城市污水处理厂的能耗情况进行监测和评估,及时发现和解决能源损耗问题,实现能源消耗的精细化管理。
2. 开展能源技术改造。
利用先进的污水处理技术和设备,提高处理效率,降低能耗。
3. 推广利用可再生能源。
如利用太阳能和风能等可再生能源,为城市污水处理厂提供部分能源支持,减少对传统能源的依赖。
4. 加强能耗监管和培训。
建立完善的能耗监管制度,加强对城市污水处理厂能耗的监督和管理,并开展相关技术培训,提高操作员的能源管理能力。
对城市污水处理厂的能耗进行分析,并采取合理的节能降耗措施,可以有效提高污水处理效率,减少能源消耗,为可持续城市发展做出贡献。
《城市污水处理厂能耗评价及节能途径研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速,城市污水处理成为保护环境、保障民生的重要环节。
然而,污水处理厂在处理污水的过程中,往往伴随着大量的能耗。
如何科学地评价污水处理厂的能耗状况,并寻找有效的节能途径,已经成为当前研究的热点问题。
本文以城市污水处理厂为研究对象,对其能耗进行评价,并探讨节能途径。
二、城市污水处理厂能耗评价1. 能耗构成城市污水处理厂的能耗主要包括电力、水、药品等。
其中,电力消耗是最大的能耗部分,主要消耗在污水泵、曝气机、污泥处理等环节。
此外,污水处理过程中需要大量的水进行稀释和冲洗,水资源的消耗也不容忽视。
2. 评价方法针对城市污水处理厂的能耗评价,可采用综合能耗评价法。
该方法综合考虑了污水处理厂的能耗总量、单位处理能耗、能效比等因素,能够全面反映污水处理厂的能耗状况。
同时,还可采用生命周期评价法,从全生命周期的角度对污水处理厂的能耗进行评估。
3. 评价结果通过对某城市污水处理厂的能耗进行评价,发现该厂的综合能耗较高,单位处理能耗也较大。
其中,电力消耗占比较大,暴露出该厂在节能降耗方面存在较大的提升空间。
三、节能途径研究1. 技术升级与改造针对城市污水处理厂的能耗问题,首先应从技术层面进行升级与改造。
例如,采用高效节能的污水泵、曝气机等设备,提高设备的能效比。
同时,引入先进的生物处理技术,如MBR(膜生物反应器)等,以减少处理过程中的能耗。
2. 优化运行管理优化运行管理也是降低污水处理厂能耗的重要途径。
通过合理安排设备的运行时间、调整曝气量等措施,可以在保证处理效果的同时降低能耗。
此外,加强设备的维护保养,确保设备处于良好状态,也能有效降低能耗。
3. 能源回收与再利用在城市污水处理过程中,会产生大量的剩余能量和可回收资源。
通过能源回收与再利用技术,如余热回收、沼气发电等,可以将这些能量和资源转化为可利用的能源,降低污水处理厂的能耗。
四、结论与建议通过对城市污水处理厂能耗的评价及节能途径的研究,我们发现技术升级与改造、优化运行管理、能源回收与再利用是降低污水处理厂能耗的有效途径。
污水处理厂的能耗分析与优化措施研究在当前全球环境保护的背景下,污水处理厂的能耗分析与优化措施研究变得尤为重要。
本文将对污水处理厂的能耗情况进行分析,并提出相应的优化措施,旨在提高能源利用效率、降低能耗,从而实现可持续的环境发展。
一、污水处理厂能耗分析污水处理厂的能耗主要来自于以下几个方面:1.能源消耗:包括电力、燃气等能源的使用,用于驱动处理设备、搅拌器、通风设备等;2.化学药剂消耗:包括絮凝剂、消毒剂、调节剂等的使用,用于去除污水中的悬浮物、杀灭细菌等;3.水消耗:污水处理过程中需要用水进行清洗、冲洗等操作;4.污泥处理:污水处理过程中产生大量的污泥,处理污泥需要能源支持。
对污水处理厂的能耗进行详细分析,有助于我们找到降低能耗的关键环节,并制定相应的优化措施。
二、能耗优化措施1. 设备改进与更新:污水处理厂的处理设备往往经过多年的运行,性能逐渐下降,能耗逐渐增加。
因此,对设备进行改进与更新是降低能耗的重要手段。
例如,优化污泥浓缩机、通风设备等关键设备,提高其处理效率,减少能源消耗。
2. 能源回收利用:污水处理过程中产生的废热、废气等能量可以进行回收利用,以满足一部分能源需求。
通过安装余热回收设备、沼气发电设备等,能将废热、废气转化为电力或热能,减少对外部能源的依赖。
3. 水资源管理:合理管理和利用水资源可以降低污水处理厂的能耗。
例如,采用循环利用的水处理系统,减少对外部自来水的需求;对水进行精确计量和控制,避免过度处理和浪费,从而减少能耗。
4. 系统运行优化:通过优化污水处理系统的运行策略,减少能源的消耗。
例如,调整曝气设备的运行方式,提高通风效率;合理控制搅拌器的运行时间和速度,避免能耗浪费。
5. 智能化控制:引入智能化控制技术,利用先进的监测设备和数据分析方法,实时监测和调整污水处理厂的运行状态,以实现最佳能效。
通过远程监控和自动化控制,可以降低人工干预,提高能源利用的智能化水平。
三、案例分析以某污水处理厂为例,对其能耗进行分析与优化。
城市污水处理厂能耗分析及节能降耗措施研究1. 引言1.1 研究背景城市污水处理厂是城市环境保护的重要设施,主要负责处理城市生活污水和工业排放污水,保障城市水环境的质量。
随着城市化进程加快,城市污水处理厂的能耗问题逐渐凸显出来。
能耗高不仅增加了运营成本,还对环境造成负面影响。
研究城市污水处理厂的能耗情况,并提出节能降耗措施,对于提高污水处理效率,降低能耗,减少环境污染具有重要意义。
目前,我国城市污水处理厂的能耗问题主要表现在能源消耗大、运行成本高等方面。
随着城市污水处理工艺的不断完善和需求增长,能耗问题亟待解决。
国家相关政策对于节能减排提出了更高的要求,城市污水处理厂需要不断提升节能降耗的技术水平,降低对环境的影响。
本研究旨在对城市污水处理厂的能耗情况进行深入分析,探讨节能降耗的具体措施,并评估其效果。
通过研究,可以为城市污水处理厂的节能降耗提供理论基础和实践经验,为城市环境保护和可持续发展提供参考。
1.2 研究目的本研究的目的在于对城市污水处理厂的能耗进行分析,并探讨节能降耗措施,以提高污水处理工艺的效率和节能水平。
通过深入分析城市污水处理工艺的能耗情况和节能潜力,为城市污水处理厂的节能改造提供科学依据和技术支持。
本研究旨在总结和评估不同节能降耗技术的实施效果,为城市污水处理厂的节能降耗工作提供参考和指导。
通过本研究,希望能够为城市环保领域的节能减排工作贡献一份力量,推动城市污水处理工艺向更加绿色、可持续的方向发展,实现城市环境保护和可持续发展的目标。
1.3 研究意义城市污水处理厂是城市环境保护和水资源管理的重要设施,其能耗问题一直备受关注。
对城市污水处理厂的能耗进行深入分析和研究,不仅有助于降低处理成本,提高处理效率,减少对环境的影响,同时也将对整个城市的可持续发展起到积极的推动作用。
通过对城市污水处理厂能耗情况的调查和分析,可以发现其存在的能源浪费问题和潜在的节能降耗机会,为节能降耗措施的制定提供了依据。
城市污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施研究作者:杨岳狄倩来源:《绿色科技》2013年第05期摘要:指出了城市污水处理是能源密集的高能耗产业之一,因此,污水处理厂的能耗也越来越引起重视。
分析了城市污水处理厂运行消耗的资源主要包括电能、自来水和药剂,从污水的提升系统、曝气系统、污泥的脱水系统及废弃物的综合利用等方面提出了城市污水处理厂节能降耗的主要措施,以期为污水处理厂生产管理提供参考。
关键词:污水处理厂;节能降耗;可持续发展1引言城市污水处理是高能耗行业之一。
高能耗一方面造成了污水处理设施运营成本高,致使一些中小型污水处理厂难以正常运行;另一方面,也在一定程度上加剧了我国现阶段的能源危机。
面对“十二五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%的约束性指标,城市污水处理行业须在保证出水稳定达标的前提下,承担着相应的节能减排任务,同时降低污水处理成本,实现污水处理企业的可持续发展。
而管理和运营好污水处理厂,在保证污水处理量和污水达标排放的前提下,优化运行管理方案,节约能源使用,降低处理成本是实现这一目标的根本手段[1]。
国内外对城市污水处理能耗的研究远远落后于对污水处理机理和应用的研究,而分析污水处理厂主要的资源消耗,确定处理过程节能的方向和环节是实现清洁生产和循环经济的关键课题,但在我国尚无系统的研究。
因此,针对我国污水处理行业的具体状况,在国内外研究成果和实践经验的基础上,参考当前城市污水处理厂的运行情况,分析污水处理厂消耗的主要资源,在不改变原有污水处理工艺的基础上采取节能降耗措施,对污水处理厂的运行进行优化管理,使其在保证出水水质稳定达标的前提下减少污水处理厂的能耗及其他资源的消耗,节约生产运行费用,这也是保障污水处理厂正常运行的必要手段[2]。
因此,围绕着节能、降耗、减污、增效的清洁生产目标对污水处理厂节能降耗措施的研究十分必要。
2城市污水处理厂消耗的主要资源2.1电耗根据美国的用电统计,城镇污水处理厂的总电耗约占美国总电力负荷的3%,随着人口的增长和污染物去除标准的不断提高,未来15年内用于污水处理的总用电量还将继续增加20%以上[3]。
随着我国城镇污水处理事业的快速发展,污水处理厂电耗占全国总电耗的比例也在逐年增加。
目前我国城镇污水处理厂平均电耗为029kW·h/m3,82%以上的污水处理厂电耗不低于0440 kW·h/m3,相当于发达国家20世纪初或更早期的水平,因此,仍存在很大节能潜力[4]。
城市污水处理厂中电耗主要发生在污水提升系统、二级生化处理的供氧系统和污泥处理系统三部分,分别占工艺总电耗的25%、55%和13%[5]。
其中二级生化处理单元的能耗主要集中在鼓风机、搅拌器和内外回流泵上,鼓风机占二级处理单元电耗的7513%,占总运行电耗的5181%,是全厂最大的耗能处理单元,因而对于二级处理单元及全厂的节能重点应该在鼓风机的节能降耗上[6]。
2.2药耗城市污水处理厂使用的药剂主要为用于污泥脱水的絮凝剂,目前,通常使用聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)等人工合成的絮凝剂,絮凝效果不理想,通过调查平均处理每万吨污水需消耗约9kgPAM,目前市场上的一般的PAM每吨在25~5万元之间,大量的絮凝剂的消耗,增加了污水处理成本。
此外,这些絮凝剂具有毒性而且难于生物降解,当填埋后会再次进入环境可能造成二次污染。
2.3新鲜水耗目前,部分污水处理厂尚未建立中水回用系统,处理后的达标水直接排入纳污水体。
污水处理厂厂内污泥脱水车间的反冲洗用水、配药用水、清洗车间用水、风机冷却水、绿化用水、办公用水均用自来水。
因此,和先进的污水处理厂相比自来水耗大,增加了污水处理成本,同时浪费了水资源。
3城市污水处理厂主要的节能降耗途径3.1节约电能的途径污水处理厂在保证出水达标的前提下要节省电能,减少成本的支出,可以从生产工艺着手,重点是功率大的机电设备,如污水提升泵、曝气机、污泥脱水机、污泥回流泵等。
3.1.1污水提升泵污水提升泵的节能应综合考虑整个提升系统,具体有如下措施:正确科学地选择水泵,使其在高效率下工作;合理利用地形,通过减小污水的提升高度来降低水泵的扬程;变频调速技术的应用:通过变频器调整电机转速,降低水泵提供的扬程使之与实际需要相符合,降低排水单耗,而且变频器还可以控制水泵运行台数,从而节约大量的能源。
变频器可设置节能功能,也就是当变频调速使电动机在变频状态下运行时,变频器可以随时搜索电动机最佳工作点,使电动机在任何情况下,电流最小,功率因素和效率趋于最佳工况;削切叶轮:污水提升泵若采用离心式水泵,则其流量、扬程、轴功率和泵轮直径近似有以下规律:流量与泵轮直径比的1次方成正比,扬程与泵轮直径比的2次方成正比,轴功率与泵轮直径比的3次方成正比。
因此,可以采用切削泵轮直径的方法(因叶片的角度已无法改变),从而降低设计扬程,使水泵工作在最优效率区而达到降低能耗的目的;适当增减提升泵运行台数,对其进行变频调速控制,以适应不同时间、季节的污水量波动,有效降低提升泵能耗。
定期对系统进行维护和检修,可减少因渗漏、结垢、机械磨损等原因造成的效率降低,保证提升泵的高效运行。
此外,还可以通过采用新型的节能泵,合理调整设备参数,提高泵的运行效率,选择水泵的运行台数等途径实现节能。
3.1.2曝气系统曝气系统是整个污水处理工艺的核心,且曝气过程是要消耗大量的电能,曝气系统的节能是污水处理厂节能降耗的关键,主要的节能措施有以下几点。
(1)选择高效率的曝气设备和鼓风设备。
鼓风曝气设备主要有微孔气泡、中气泡、大气泡和水力剪切等几种类型。
其中,微孔曝气具有气泡微小、比表面积大和氧转移效率高等特点,通过提高氧的传质效率起到节能效果。
(2)通过变频等技术提高鼓风机的运行效率,使曝气设备一直能在较高的状态下稳定运行,起到节能效果,因此,一般多采用离心式鼓风机并辅助变频控制[7] 。
(3)曝气量的精确控制。
目前绝大部分污水处理厂的曝气调节方式由人工调节曝气立管的阀门开度,控制精度不高而目劳动强度较大,而精确曝气流量控制系统是一套集成的智能控制系统,为曝气系统提供自动化、精确化的曝气解决方案。
精确曝气控制系统采用生物处理模型计算当前的曝气需要量,并按照该气量进行精确控制,曝气控制系统会连续检测曝气量,及时检测系统中压力的微小变化,控制系统及时进行调整。
因此,建立基于生物反应动力学的数学模型,预测不同进水负荷条件下生物处理系统包括需气量在内的状态参数,并通过对示范污水厂的历史运行数据或在线运行数据进行分析处理,确定该污水处理厂生物处理过程的特征参数和补偿参数,并采用仿真和试验的方法,检验这些特征参数的有效性。
最后,在综合的环境因素(温度、pH 值,MLSS)条件下,经试验确定示范污水厂的水平衡(包含污水负荷)、泥(底物)平衡、气(曝气)平衡过程的稳态值及其扰动特征[8] 。
(4)根据溶解氧(DO)浓度调节曝气量。
许多污水处理厂的生物反应池会曝气过度,主要原因是缺乏自动调节系统、过度曝气直接导致了能耗的浪费,并会使污泥的沉降性变差[9],能耗随混合液DO浓度的增大而增大,曝气池中的DO从2mg/L升高到5mg/ L,所需要消耗的能量增加了近一倍[10]。
最节能的方法是根据降解污水中有机物和硝化所需的最低需氧量进行供氧曝气,并维持稳定的DO浓度。
由于进水有机负荷的不稳定,实际运行中,一般下午和傍晚的需氧量要比夜间和早晨的需氧量大,因此维持稳定DO浓度所需的鼓风量也要实时调整。
3.1.3污泥脱水系统污泥脱水系统主要是将含水率在98%以上的污泥进行减容、减量、稳定以及无害化的处理,污泥处理主要包括浓缩、消化、脱水和干化等过程[11]。
目前国内常用的污泥脱水机有带式压滤机、半框压滤机、离心脱水机、螺旋压榨式脱水机,这几种脱水机处理每吨污泥干固体(DS)所需的能耗分别约为5~20、15~40、30~60、3~15kW·h/t DS,所需能耗有很大的差异,因此在设备选择时应尽量选择脱水效率高且能耗较低的污泥脱水机。
其次,污泥脱水过程应尽量减少设备运作和缩短处理时间,根据储泥池内泥量、污泥沉降性能确定脱水机器使用数量和脱水时间。
3.2节约药剂的途径污水处理厂降低絮凝剂的消耗也是节能降耗的重点。
我国现有水处理药剂生产厂家230 家,品种100多个,总产量近20万t,在选择絮凝剂是不仅要考虑其单价,还应考虑药剂的高效性,以使其减量化,应用能最大限度的降低污泥的含水率并提高污泥的脱水性能的絮凝剂,这样既可节省药剂用量又能提高混凝效果,从而使污水处理厂的运行费用大幅降低[12]。
节约絮凝剂的途径主要有:使用脱水效率更高的、可以生物降解的、不会造成二次污染的天然高分子改性絮凝剂包括淀粉、纤维素、多糖类和蛋白质等类别的衍生物等代替传统的聚丙烯酰胺絮凝剂;精确投加药剂,避免不必要的浪费:通过试验确定高分子絮凝剂以及混凝剂配制药液浓度、投加量,使絮凝剂发挥最佳的絮凝及混凝效果,减少药剂的投加量;要求药液投加设备计量准确,减少误差。
3.3节约自来水耗的途径中水回用是节约自来水耗的主要途径。
城市污水处理厂建立中水回用系统,使中水用于厂内污泥脱水的反冲洗用水、清洗车间用水、风机冷却水、绿化用水等,由此大幅度的减少自来水的消耗,实现污水的资源化,降低污水处理成本。
3.4建立完善的管理机制通过加强管理节能降耗的措施主要有:通过对污水处理各个工段的能耗进行分析,明确不同处理单元的能量需求,挖掘各控制环节的节能降耗潜力,提高能耗管理水平,精确控制城市污水处理厂的运行;加强对设备设施及药剂的管理:建立岗位责任制,设备设施责任制,定期分析设备设施的运行情况,使其达到经济运行的效果。
加强对药剂的贮存管理,严防雨淋、暴晒,避免对药剂的浪费;建立激励机制:制定科学的考核、控制指标和激励制度,全体员工积极参与,职责明细,奖罚分明,使员工自觉培养节能降耗的习惯,实现企业与个人的双赢。
4废弃物的资源化4.1能源的利用污泥厌氧消化池所产生的沼气能完全燃烧,而且保存运输比较方便,是一种清洁燃料,国内的北京高碑店污水厂和天津市纪庄子污水厂的污泥厌氧消化处理系统产生的沼气就是用于沼气搅拌和发电,沼气发动机的热水作为消化污泥加热的热源。
沼气发电在美国、德国、日本等国家也得到了极大的利用,它实现了污泥减量化、稳定化、无害化和资源化的统一,是一种优良的节能技术[13]。
4.2污泥的综合利用在城市污水处理过程中会产生大量的剩余污泥,为防止环境受到二次污染,必须科学考虑污泥的处理和处置问题。
目前常用的污泥处置方法有填埋、农用、焚烧、制造建材等,但是污泥填埋没有真正解决污泥问题,污泥没有被利用,还可能造成二次污染,不能算是资源化利用的方式。