淺談城市BOT污水處理廠(chǎng)節能降耗

在BOT污水處理廠(chǎng)項目建設中，在投資總額、稅收、特許經(jīng)營(yíng)期限、運營(yíng)服務(wù)費等商務(wù)條件通過(guò)BOT既定協(xié)議的情況下，運營(yíng)費用是決定BOT污水處理廠(chǎng)獲得利潤的關(guān)鍵影響因素。很明顯，在保證處理能力達到要求的前提下，必須考慮運營(yíng)費用的最優(yōu)化，才能獲取最大利潤。目前，采用BOT模式建設的城市污水處理廠(chǎng)越來(lái)越多，而近幾年以電費為主的能耗費用不斷上漲，在這種情況下，對污水處理廠(chǎng)運行進(jìn)行優(yōu)化管理，節能降耗，降低處理成本是投資商獲取既定效益的重要手段，也是建設節約型社會(huì )的客觀(guān)要求。本文通過(guò)分析改良A2/o工藝能耗情況，提出選擇低能耗、高效率的工藝和設備是BOT污水處理廠(chǎng)節能降耗的主要途徑。

一、 污水處理廠(chǎng)工藝選擇

城市污水處理是高能耗行業(yè)之一，污水處理的節能降耗將成為行業(yè)急需解決的問(wèn)題。采用合理的處理工藝是污水處理廠(chǎng)節能的重要環(huán)節，污水處理廠(chǎng)工藝的選擇，除了考慮污水處理的要求處理工藝的先進(jìn)性與適用性外，作為BOT污水處理廠(chǎng)，還應考慮工藝流程簡(jiǎn)潔流暢，工程建設造價(jià)經(jīng)濟，合理控制。此外，更應考慮運行穩定可靠，運行費用低廉，維護管理方便。

城市污水中的氮磷是造成水體富營(yíng)養化的重要污染物。A2/o工藝因其較好的脫磷除氮效果而廣泛應用于城市污水處理之中。但由于設計運行不合理，相當一部分A2/o工藝存在著(zhù)高能耗問(wèn)題，如曝氣量過(guò)大，一方面導致高能耗，另一方面導致缺氧區或厭氧區工作失常，工世脫氮除磷能力下降。構筑物之間高程設計不合理，導致提升泵功率過(guò)大，能源浪費。因此，BOT污水處理廠(chǎng)采用低能耗的改良型A2/o工藝，對解決污水處理廠(chǎng)運行中所面臨的成本高，能耗高等問(wèn)題具有現實(shí)意義。改良型A2/o工藝是目前國內較新的污水處理工藝。其工藝流程見(jiàn)下圖。該工藝流程最大的特點(diǎn)是根據進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和出水要求能按兩點(diǎn)進(jìn)行水改良A2/o工藝、兩點(diǎn)進(jìn)泥改良A2/o工藝、倒置A2/o工藝、常規A2/o工藝和A/o工藝等多種方式運行，同時(shí)對處理構筑物進(jìn)行合理分組，以適應水質(zhì)、水量的變化，這將利于工藝控制和節能。

城市污水處理雨季的能耗支出通常包括電能、燃料及藥劑等方面，其中電耗占總能耗的60%-90%。電能消耗主要用于污水、污泥的提升、生物處理的供氧和混合攪拌、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠(chǎng)區照明等方面。據有關(guān)統計資料顯示，我國污水處理廠(chǎng)噸水電耗一般為0.15-0.28kw.h。而某BOT污水廠(chǎng)采用改良A2/o工藝噸水電耗僅為0.14kw.h，節電效果明顯。經(jīng)計算，在全廠(chǎng)總電耗中，鼓風(fēng)機電耗占44%，進(jìn)水泵、回流泵等各種泵的電耗占35%，節電的主要潛力在污水提升部分和生化處理階段的曝氣部分、污泥回流部分。改良A2/o工藝節能降耗關(guān)鍵技術(shù)是

（1）曝氣系統配氣調節技術(shù)：生化處理單元分兩組設計，每組好氧池分七個(gè)廊道，在設計時(shí)曝氣管按生物生長(cháng)及生化反應各階段需氧量的規律布置，合理分配供氧量。鼓風(fēng)機通過(guò)總管向每個(gè)生化處理單元供氣，不同的處理單元在相同時(shí)刻的需氣量也會(huì )變化。該技術(shù)的實(shí)質(zhì)為：合理調節不同閥門(mén)之間的開(kāi)度組合，既可以滿(mǎn)足不同生化處理單元的曝氣強度需要，同時(shí)又使得調節造成的壓力損失最小，使鼓風(fēng)機能耗最低。

（2）生化池進(jìn)水比例控制技術(shù)：改良A2/o工藝有多種運行方式，根據不同進(jìn)水水質(zhì)，不同季節情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調節分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例，以保證反硝化和除磷效果。例如：把常規脫氮除磷系統的厭氧、缺氧環(huán)境倒置過(guò)來(lái)，同時(shí)取消內回流，控制厭氧、缺氧區合理的進(jìn)水比例，可得到更好的脫氮除磷效果，同時(shí)節省大量的電能。在一定范圍內，厭氧環(huán)境的HRT越長(cháng)，厭氧程度越充分，聚磷菌的吸磷動(dòng)力越強。缺氧區位于厭氧區之前，硝酸鹽在這里消耗殆盡，厭氧區ORP較低，有利于形成更強的吸磷動(dòng)力；微生物厭氧釋磷后直接進(jìn)入特殊化效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成吸磷動(dòng)力可以得到更充分的利用；缺氧段位于工藝的首端，允許反硝化優(yōu)先獲得碳源，系統有較好的脫氮能力。運行結果表明：TP去除率明顯上升，NH3-N和COD去除率基本持平，TN去除率略有下降。進(jìn)水TN一般在35mg/L左右，達到20mg/L標準，去除只需43%左右即可，TN去除率約下降3%，完全可以滿(mǎn)足要求。

二、污水處理廠(chǎng)設備選擇

在污水工藝確定后，設備配置是污水處理廠(chǎng)能否達到預期處理效果的關(guān)鍵。BOT污水處理廠(chǎng)在選擇設備時(shí)，須同時(shí)考慮設備價(jià)格、備品備件價(jià)格、運行費用、穩定性能等。選用省電的設備是一個(gè)毋庸置疑的原則，但是應估算節省的費用是否可以賺回為此而增加的投入。具體講，污水處理廠(chǎng)噸水電耗能否達到較低水平，同設備選型和使用有密切關(guān)系。應主要采取以下措施：

（1）曝氣池是污水處理廠(chǎng)耗能最大的構筑物，其節能的關(guān)鍵在于選擇氧轉移率高的曝氣裝置。國外進(jìn)口硅橡膠管膜式微孔曝氣器長(cháng)度750mm，出氣量為8m3/(m.h)，氧利用率23%，輸氧動(dòng)力效率2.5-3.5kg/(kw.h)。該曝氣器與傳統曝氣器相比，具有布氣均勻，氧利用率高、動(dòng)力效率高等優(yōu)點(diǎn)；與其他材質(zhì)微孔曝氣器相比，具有通氣量大、充氣能力大、微孔不堵塞、使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。該曝氣器的使用大大降低了能耗。

（2）單級高速離心鼓風(fēng)機效率在80%以上，而多級低速鼓風(fēng)機效率一般在60-70%。因此，采用單級高速離心鼓風(fēng)機可以大大降低能耗，而且可以根據好氧池中混合液溶解氧濃度的變化，自動(dòng)調節進(jìn)風(fēng)口導向葉片角度，從而改變出風(fēng)量的大小，利于節能。

（3）污水提升泵采用高效潛水泵，效率(80%以上),能耗較低。從水泵的有效功率Ne=rQH可以看出，r、Q一定時(shí)，Ne與H成正比，降低水泵的揚程節能效果顯著(zhù)。

降低水泵的揚程一般采取以下措施

1合理確定水泵的型號和臺數：選用流量與揚程盡量達到設計要求的高效率潛污泵。潛污泵與普通臥式離心泵相比，安裝形式簡(jiǎn)單，沒(méi)有吸水管與閥門(mén)等輔助設備，直接能耗相同時(shí)，間接能耗要低得多；另外，水泵機組采用同一泵型不同流量大小搭配的水泵，利于節能。

2采用合理的液位控制：水泵的能耗是與揚程成正比的。揚程越高，能耗越大。合理地利用城市管網(wǎng)的高水位，可減少不必要的揚程，是泵站節能的有效措施之一。由水泵的軸功率N=Ne/n(n為運行效率)可見(jiàn)，水泵處于高效運轉狀態(tài)下可以節省大量電能。

3采用變頻調速控制：根據進(jìn)水流量大小，通過(guò)液位計控制液位高低，采用變頻調速技術(shù)控制水泵轉速，保持恒定水位和揚程，已達到節電效果。

4曝氣設備供氧量的自動(dòng)調節：利用鼓風(fēng)機自動(dòng)控制系統，通過(guò)溶解氧探測儀自動(dòng)調節空氣電動(dòng)蝶閥，控制鼓風(fēng)機風(fēng)量，能有效地將好氧出水DO控制在2.0mg/L左右。自動(dòng)DO控制是曝氣系統運行控制的最佳方式，它可以最大限度地減小與曝氣不足或過(guò)量有關(guān)的運行問(wèn)題，最大限度地減少曝氣能量消耗。一般來(lái)說(shuō)，采用自動(dòng)控制曝氣的方式節能可達25%以上。

5高效電機：根據統計，典型污水處理廠(chǎng)運行所消耗的電力約占總電耗的90%左右。影響電機效率主要因素有供電電壓、電機的尺寸、設計以及運行荷載等。一般高效電機的效率比普通電機的效率高出8%左右，雖然高效電機的一次性投資比普通電機高10%—15%，但在電機投入運行后，該部分投資的回收期很短，一般幾個(gè)月或數年就可回收增加的成本。因此，在污水處理廠(chǎng)新建設計或升級改造工程中，應優(yōu)先選用高效電機。

三、污泥的處理與處置

污泥處理廠(chǎng)的污泥問(wèn)題是每個(gè)BOT投資商必須重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。運營(yíng)費用中，除了電耗，污泥的處置費用占了很大的比重。污泥處理節能降耗的主要途徑為：

（1）污泥出路：污泥處置的最終途徑主張施用于農田。污泥中的有機物分解產(chǎn)生的腐殖質(zhì)可以改良土壤結構，避免板結，而其中豐富的N、P、K等營(yíng)養元素和Ca、Mg、Cu、Fe等微量元素是植物生長(cháng)必需的，施用于農田能夠增加土壤肥力、促進(jìn)農作物生長(cháng)。所以將污泥從污染物轉化為一種可利用的資源是一種科學(xué)而且成本低的處置方式，符合經(jīng)濟循環(huán)發(fā)展的思想。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）污泥處置能力：BOT污水處理廠(chǎng)污泥處置能力一定要有充分的余地，以給運行操作提供靈活性，也給水質(zhì)水量超負荷時(shí)進(jìn)行改造提供可能，更重要的是，足夠的污泥處置能力意味著(zhù)可以減少PAM的投加，也就節省了運行費用。

（3）預處理的重要性：良好的格柵系統，可大大減少污泥量，降低污泥處理費用。因此，5-10mm的細格柵不能完全滿(mǎn)足要求，1-3mm的超細格柵，往往是較好的選擇。另外，高效率的除砂系統，不但延長(cháng)后續設備的使用壽命，也能減少污泥的產(chǎn)量。

結論

對城市污水處理廠(chǎng)進(jìn)行能耗分析，發(fā)現污水處理廠(chǎng)巨大的節能潛力，提高污水處理廠(chǎng)的經(jīng)濟效益，有利于緩解社會(huì )能源日益緊張的局面。投資商應從工藝選擇、設備選用、污泥處理與處置方法選擇等方面進(jìn)行優(yōu)化控制，節能降耗。在污水處理廠(chǎng)的設計、建設中，盡可能選擇低能耗、高效率的工藝和設備；在污水處理廠(chǎng)運行中，要大膽運用先進(jìn)的技術(shù)，實(shí)現污水和污泥資源化利用，那么污水處理才能逐漸向高效低耗方向發(fā)展，實(shí)現其社會(huì )效益。（谷騰水網(wǎng)）

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