污水处理厂能耗分布与节能机会分析.pdf

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1、器管理论坛ManagementFOrum污水处理厂能耗分布与节能机会分析王崇(上海大众环境产业有限公司，上海201103)摘要：调研了国内外污水处理厂的能耗水平和各处理单元的能耗分布情况，与先进国家相比，我国污水处理的能耗仍偏高．存在节能的空间。在分析污水厂能耗分布的基础上，认为污水厂的节能机会主要存在于曝气、泵、污泥等方面，但节能是一项持续改进的系统工程．数字化的运营管理和设计阶段的优化也是重要机会。关键词：污水处理厂；节能；分析中图分类号：X505文献标志码：B文章编号：1009—7767(

2、2013)03—0148—04AnalysisofEnergyConsumptionDistributionandopportunityofSaVingEnergyofSewageTreatmentPlant水和能源是现代社会的两大基础资源，污水处理是实现水资源循环利用的重要手段。但城市污水处理是高能耗的行业，其耗能主要包括电能、药耗和燃料等多个方面，其中电耗约占总能耗的60％～90％【㈦。据统计，2011年中国城镇污水处理厂用电量约为100亿kWh。约占全国社会总用电量的0．2％。电费是污水处

3、理厂运行成本的主要组成部分，随着我国污水处理行业的市场化发展，减少能耗，降低成本已成为提升企业运营管理水平和提高利润的关键措施。在能源日益短缺、全球气候变化日趋明显、国内污水处理行业标准逐步提高和竞争日益激烈的背景下．研究污水处理节能机会具有显著的社会与经济意义。1污水处理厂能耗水平采用的技术不同．城市污水处理能耗的差别也很大，而技术的选用主要受污染控制要求和土地资源约束两方面限制。具有硝化作用的深度处理能耗是简单过滤处理技术的2倍，稳定塘类技术能耗较低但需要占用较多的土地。在美国，大型污水处理

4、厂(约38万m3／d)的电耗水平一般为：一级过滤处理O．177kWh／m3，活性污泥法约0．272kWh／m3，深度处理约0．314kWh／m3，具有硝化作用的深度处理约0．412kWh／m3f31。造成能耗上升的主要原因是曝气及污泥回流。据美国电力研究协会(EPRI)统计，不同工艺、不用规模的美国污水处理厂的平均电耗见表1。148席荭投木2013No．3(MQy)VoJ．31表1美国不同规模污水处理厂的电耗水平嘲目前．我国国内污泥处理工艺和配套设施较为完善的污水厂比例仅为1／10左右，大部分污

5、水厂污泥未能得到有效处理。据文献报导的我国部分污水处理厂的电耗见表2。与表1相比可知，在不考虑污泥消化的情况下，我国污水厂的电耗与美国相比仍偏高，这表明还存在节能降耗的空间。2污水处理厂能耗分布污水厂电能主要消耗在污水污泥的提升、生物处理的供氧和推动混合、污泥的处理处置、附属建筑用电和厂区照明灯方面。不同国家和地区，不同规模污水处理厂典型处理单元的能耗分布见表3。从表3中可以看出，2级及深度处理是污水厂能量消耗的最主要的部分，其中鼓风曝气能耗最大，一般占到整个污水厂能量消耗的50％左右【4l。因

6、此，鼓风曝气是需要重点关注的节能环节之一。泵提升过程也是污水厂能量消耗的重要环节．其能耗占全厂的15％左右。污泥处理环节的节能也不容忽视。美国和日本污水管理论坛器ManagementF0rum处理厂的污泥处理环节能耗占20％～30％左右，而目前我国的污水处理厂仅为3％～5％．这在一定程度上反映了国内污泥处理工艺和设备的不完善。随着相关技术法规的健全和监管的加强，污泥处理将逐步完善。表2我国不同规模污水处理厂电耗水平处理单元有硝化的污水厂【8】活性污泥厂【q日本(5万m3，d)嘲我国(60万m3，

7、d)悯我国(2．5万m3，d)f．13污水厂节能机会分析污水处理厂的运行管理没有“万全之策”。高的出水质量通常需要较高的能量消耗，因此，出水质量与能耗的平衡就成为污水厂节能降耗的终极目标。污水厂节能降耗工作不是一个一次性的能源利用改进项目，而是一个不断改进和发展的过程，需由包含不同职能人员的团队维持。这个团队包括了行政、工程、维护、运行、财务和管理等人员，如果是小规模的污水厂，聘请专家进行阶段性的评估更具有操作的可行性。一般进行能源管理、节能降耗的主要步骤包括：①确定能源利用基线；②找出能源消耗

8、的关键环节；③选择最优节能方法；④量化分析节能投入与效益：⑤制定实施计划，确定优先实施的环节；⑥跟踪监测、管理、评价。基于以上分析，笔者认为，我国国内污水厂节能的主要机会存在于曝气和泵方面，此外还有污泥处理、运行操作管理及设计优化等。3．1节能曝气一般活性污泥处理中，主要采用表面曝气或者水下的空气扩散器持续不断地向好氧池鼓风供氧以维持活性微生物的数量并保持必要的混合的方式。但在实际操作中，由于设备容量过大、操作效率低以及缺乏控制，供氧通常会超过混合作用及微生物活性维持的需要，而这种过量的空气则意