污水处理能耗与能效分析

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1、污水处理能耗与能效分析作者：余伟光　　本文主要是对污水处理厂的能耗状况进行研究，优选节能工况，提出节能途径。在对我国城市污水处理典型工艺能量利用现状考察的基础上，分析了国内常见污水处理工艺的能耗特点以及处理厂常用设备装置和工艺工程的能耗水平，并且分析研究了污水处理能耗的构成与流向，找出能耗损失的原因以及能耗过程各个环节的影响因素。然后针对能耗原因，提出了具体可行的节能途径。1国内城市污水处理厂的工艺流程　　城市污水处理厂的典型工艺流程如下图1.1所示：　　图1.1　　该流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统组成。一级处理是由格栅、沉砂池和沉淀池所组成，其作

2、用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数mm的悬浮物（非溶解性的和溶解性的）。污水中的BOD值，通过一级处理能够去除20%～30%.　　二级处理系统是成熟污水处理厂的核心，它的作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物（以BOD或COD表示）。通过二级处理，污水的值可降至20～30mg/L,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。　　污水通过管网引入污水处理厂，首先经过格栅截留污水中大块的悬浮物和漂浮物后，由潜污泵进行一次性提升，输送至沉砂池去除无机颗粒，再经集配水井分配给初沉池去除部分悬浮物，沉淀的悬浮物由污泥处理区进行处理。初沉池出水进入曝

3、气池，在好氧条件下污水中胶体态和溶解性的有机物被池中微生物降解净化，经过生化处理的污水再由集配水井分配至二沉池进行泥水分离，澄清水排放，活性污泥由回流污泥泵回流入曝气池，剩余活性污泥排至污泥处理区进行处理。在污泥处理区，一沉池污泥及剩余污泥经浓缩、加热后进入消化池，在30～33℃进行中温消化，消化后污泥进行脱水后外运[1]。　　各种类型的生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法以及自然生物处理技术，只要运行正常，都能取得良好的处理效果。2污水处理工艺的能耗分析　　城市污水处理厂消耗的能源主要包括电、燃料及药剂等潜在能源，其中电耗占总能耗的60%～90%。电能的

4、消耗主要用于提升污水和污泥，生物处理的供氧和推动混合、污泥的稳定和处理、专用机械设备的能耗、附属建筑、厂区的照明等方面、用于污水生物处理过程的电耗大约占全厂用电的70%，污泥处理电耗占20%，厂区照明及办公室用电10%。污水厂热能的消耗主要用于污泥加热及厂区供热，一般用于污泥加热的热耗占全厂热耗的60%，消化池加热占30%，厂内供热占10%。　　上海市政工程设计研究院羊寿生教授曾结合设计经验，对我国典型二级污水处理厂各单元过程作了能耗（电能）估算，估算结果以处理单位体积污水的耗电量表示（），对二级处理厂该值为0.266，污水厂规模按25000。我国典型的二

5、级城市污水处理厂电耗（表2.1）中，污水提升能耗占总能耗的10%～20%，污水生物处理能耗（主要用于曝气供氧）占总能耗的50%～70%，污泥处理占总能耗的10%～25%，三者能耗之和占总直接能耗的70%以上[2]。此结果表明，我国城市污水处理厂能耗主要用于污水、污泥的提升，生物处理的供氧，以及污泥处理这几个工艺过程，其中污水生物处理和污泥处理的单元过程耗能量要占污水厂直接能耗的60%以上。　　表2.1 我国典型二级城市污水处理厂电耗单元过程耗电量（）所占比例（100%）进水泵0.0622.6格栅、沉砂池、沉淀池、浓缩池0.00642.4回流污泥泵0.027

6、.5曝气池供氧设备0.14554.5污泥处理0.02810.5化验、办公等附属设备0.0072.6　　3工程中采取的节能措施　　3.1合理选择设计参数　　根据国家有关标准，将国内已投产的污水处理厂进水水质与现场排水水质资料对比分析，提出合理的污水进水设计参数，避免取值过高，使构筑物及设备过大，形成“大马拉小车”，造成能源浪费[3]。　　3.2采用合理的处理工艺　　采用合理的处理工艺是污水处理厂节能的重要环节。工艺是一项成熟工艺，在工业污水处理中运用较广，在我国城市污水处理中也有运用。城镇污水中含有较多的氮和磷，排入河流很容易引起水体富营养化，采用一般的二级

7、生化处理效果不显著，而工艺利用不同的微生物种群，使氮的去除率为60%～80%，磷的去除率为70%～90%。对较高和较低有机物浓度的城镇污水，均得到良好的处理效果。从各种生物处理能耗表（见表3.1）可以看出，氧化沟法、延时曝气能耗最高，高负荷生物滤池能耗最低。从实际运行状况看，氧化沟法出水水质较好，运行稳定；高负荷生物滤池出水水质往往达不到较高标准；活性污泥法介于其间。工艺处理出水水质优于活性污泥法，在能耗上较活性污泥法经济。因此，工艺是最为经济有效的处理工艺。　　表3.1各种生物处理能耗()类别氧化沟延时曝气活性污泥法阶段曝气纯氧曝气高负荷生物滤池单位耗电

8、量0.26～0.850.560.180.150.12～0.150.