浅谈城市BOT污水处理厂节能降耗

Posted 2023-01-14 工艺

篇首语：傲不可长，欲不可纵，乐不可极，志不可满。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了浅谈城市BOT污水处理厂节能降耗相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

在BOT污水处理厂项目建设中，在投资总额、税收、特许经营期限、运营服务费等商务条件通过BOT既定协议的情况下，运营费用是决定BOT污水处理厂获得利润的关键影响因素。很明显，在保证处理能力达到要求的前提下，必须考虑运营费用的最优化，才能获取最大利润。目前，采用BOT模式建设的城市污水处理厂越来越多，而近几年以电费为主的能耗费用不断上涨，在这种情况下，对污水处理厂运行进行优化管理，节能降耗，降低处理成本是投资商获取既定效益的重要手段，也是建设节约型社会的客观要求。本文通过分析改良A2/o工艺能耗情况，提出选择低能耗、高效率的工艺和设备是BOT污水处理厂节能降耗的主要途径。

一、污水处理厂工艺选择

城市污水处理是高能耗行业之一，污水处理的节能降耗将成为行业急需解决的问题。采用合理的处理工艺是污水处理厂节能的重要环节，污水处理厂工艺的选择，除了考虑污水处理的要求处理工艺的先进性与适用性外，作为BOT污水处理厂，还应考虑工艺流程简洁流畅，工程建设造价经济，合理控制。此外，更应考虑运行稳定可靠，运行费用低廉，维护管理方便。

城市污水中的氮磷是造成水体富营养化的重要污染物。A2/o工艺因其较好的脱磷除氮效果而广泛应用于城市污水处理之中。但由于设计运行不合理，相当一部分A2/o工艺存在着高能耗问题，如曝气量过大，一方面导致高能耗，另一方面导致缺氧区或厌氧区工作失常，工世脱氮除磷能力下降。构筑物之间高程设计不合理，导致提升泵功率过大，能源浪费。因此，BOT污水处理厂采用低能耗的改良型A2/o工艺，对解决污水处理厂运行中所面临的成本高，能耗高等问题具有现实意义。改良型A2/o工艺是目前国内较新的污水处理工艺。其工艺流程见下图。该工艺流程最大的特点是根据进水水质特点和出水要求能按两点进行水改良A2/o工艺、两点进泥改良A2/o工艺、倒置A2/o工艺、常规A2/o工艺和A/o工艺等多种方式运行，同时对处理构筑物进行合理分组，以适应水质、水量的变化，这将利于工艺控制和节能。

城市污水处理雨季的能耗支出通常包括电能、燃料及药剂等方面，其中电耗占总能耗的60%-90%。电能消耗主要用于污水、污泥的提升、生物处理的供氧和混合搅拌、污泥的处理处置、附属建筑用电和厂区照明等方面。据有关统计资料显示，我国污水处理厂吨水电耗一般为0.15-0.28kw.h。而某BOT污水厂采用改良A2/o工艺吨水电耗仅为0.14kw.h，节电效果明显。经计算，在全厂总电耗中，鼓风机电耗占44%，进水泵、回流泵等各种泵的电耗占35%，节电的主要潜力在污水提升部分和生化处理阶段的曝气部分、污泥回流部分。改良A2/o工艺节能降耗关键技术是

（1）曝气系统配气调节技术：生化处理单元分两组设计，每组好氧池分七个廊道，在设计时曝气管按生物生长及生化反应各阶段需氧量的规律布置，合理分配供氧量。鼓风机通过总管向每个生化处理单元供气，不同的处理单元在相同时刻的需气量也会变化。该技术的实质为：合理调节不同阀门之间的开度组合，既可以满足不同生化处理单元的曝气强度需要，同时又使得调节造成的压力损失最小，使鼓风机能耗最低。

（2）生化池进水比例控制技术：改良A2/o工艺有多种运行方式，根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，以保证反硝化和除磷效果。例如：把常规脱氮除磷系统的厌氧、缺氧环境倒置过来，同时取消内回流，控制厌氧、缺氧区合理的进水比例，可得到更好的脱氮除磷效果，同时节省大量的电能。在一定范围内，厌氧环境的HRT越长，厌氧程度越充分，聚磷菌的吸磷动力越强。缺氧区位于厌氧区之前，硝酸盐在这里消耗殆尽，厌氧区ORP较低，有利于形成更强的吸磷动力；微生物厌氧释磷后直接进入特殊化效率较高的好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分的利用；缺氧段位于工艺的首端，允许反硝化优先获得碳源，系统有较好的脱氮能力。运行结果表明：TP去除率明显上升，NH3-N和COD去除率基本持平，TN去除率略有下降。进水TN一般在35mg/L左右，达到20mg/L标准，去除只需43%左右即可，TN去除率约下降3%，完全可以满足要求。

二、污水处理厂设备选择

在污水工艺确定后，设备配置是污水处理厂能否达到预期处理效果的关键。BOT污水处理厂在选择设备时，须同时考虑设备价格、备品备件价格、运行费用、稳定性能等。选用省电的设备是一个毋庸置疑的原则，但是应估算节省的费用是否可以赚回为此而增加的投入。具体讲，污水处理厂吨水电耗能否达到较低水平，同设备选型和使用有密切关系。应主要采取以下措施：

（1）曝气池是污水处理厂耗能最大的构筑物，其节能的关键在于选择氧转移率高的曝气装置。国外进口硅橡胶管膜式微孔曝气器长度750mm，出气量为8m3/(m.h)，氧利用率23%，输氧动力效率2.5-3.5kg/(kw.h)。该曝气器与传统曝气器相比，具有布气均匀，氧利用率高、动力效率高等优点；与其他材质微孔曝气器相比，具有通气量大、充气能力大、微孔不堵塞、使用寿命长等特点。该曝气器的使用大大降低了能耗。

（2）单级高速离心鼓风机效率在80%以上，而多级低速鼓风机效率一般在60-70%。因此，采用单级高速离心鼓风机可以大大降低能耗，而且可以根据好氧池中混合液溶解氧浓度的变化，自动调节进风口导向叶片角度，从而改变出风量的大小，利于节能。

（3）污水提升泵采用高效潜水泵，效率(80%以上),能耗较低。从水泵的有效功率Ne=rQH可以看出，r、Q一定时，Ne与H成正比，降低水泵的扬程节能效果显著。

降低水泵的扬程一般采取以下措施

1合理确定水泵的型号和台数：选用流量与扬程尽量达到设计要求的高效率潜污泵。潜污泵与普通卧式离心泵相比，安装形式简单，没有吸水管与阀门等辅助设备，直接能耗相同时，间接能耗要低得多；另外，水泵机组采用同一泵型不同流量大小搭配的水泵，利于节能。

2采用合理的液位控制：水泵的能耗是与扬程成正比的。扬程越高，能耗越大。合理地利用城市管网的高水位，可减少不必要的扬程，是泵站节能的有效措施之一。由水泵的轴功率N=Ne/n(n为运行效率)可见，水泵处于高效运转状态下可以节省大量电能。

3采用变频调速控制：根据进水流量大小，通过液位计控制液位高低，采用变频调速技术控制水泵转速，保持恒定水位和扬程，已达到节电效果。

4曝气设备供氧量的自动调节：利用鼓风机自动控制系统，通过溶解氧探测仪自动调节空气电动蝶阀，控制鼓风机风量，能有效地将好氧出水DO控制在2.0mg/L左右。自动DO控制是曝气系统运行控制的最佳方式，它可以最大限度地减小与曝气不足或过量有关的运行问题，最大限度地减少曝气能量消耗。一般来说，采用自动控制曝气的方式节能可达25%以上。

5高效电机：根据统计，典型污水处理厂运行所消耗的电力约占总电耗的90%左右。影响电机效率主要因素有供电电压、电机的尺寸、设计以及运行荷载等。一般高效电机的效率比普通电机的效率高出8%左右，虽然高效电机的一次性投资比普通电机高10%—15%，但在电机投入运行后，该部分投资的回收期很短，一般几个月或数年就可回收增加的成本。因此，在污水处理厂新建设计或升级改造工程中，应优先选用高效电机。

三、污泥的处理与处置

污泥处理厂的污泥问题是每个BOT投资商必须重点关注的问题。运营费用中，除了电耗，污泥的处置费用占了很大的比重。污泥处理节能降耗的主要途径为：

（1）污泥出路：污泥处置的最终途径主张施用于农田。污泥中的有机物分解产生的腐殖质可以改良土壤结构，避免板结，而其中丰富的N、P、K等营养元素和Ca、Mg、Cu、Fe等微量元素是植物生长必需的，施用于农田能够增加土壤肥力、促进农作物生长。所以将污泥从污染物转化为一种可利用的资源是一种科学而且成本低的处置方式，符合经济循环发展的思想。。

（2）污泥处置能力：BOT污水处理厂污泥处置能力一定要有充分的余地，以给运行操作提供灵活性，也给水质水量超负荷时进行改造提供可能，更重要的是，足够的污泥处置能力意味着可以减少PAM的投加，也就节省了运行费用。

（3）预处理的重要性：良好的格栅系统，可大大减少污泥量，降低污泥处理费用。因此，5-10mm的细格栅不能完全满足要求，1-3mm的超细格栅，往往是较好的选择。另外，高效率的除砂系统，不但延长后续设备的使用寿命，也能减少污泥的产量。

结论

对城市污水处理厂进行能耗分析，发现污水处理厂巨大的节能潜力，提高污水处理厂的经济效益，有利于缓解社会能源日益紧张的局面。投资商应从工艺选择、设备选用、污泥处理与处置方法选择等方面进行优化控制，节能降耗。在污水处理厂的设计、建设中，尽可能选择低能耗、高效率的工艺和设备；在污水处理厂运行中，要大胆运用先进的技术，实现污水和污泥资源化利用，那么污水处理才能逐渐向高效低耗方向发展，实现其社会效益。（）

参考文献

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