試析城市污水處節能改造技術

許志新

摘? ? 要：在我國城市化進程不斷推進的背景下，雖然方便了人們生活和生產，但也對周圍的生態環境造成了較大破壞，其中污水是目前最為嚴重的環境問題之一。雖然經過多年大發展污水處理工藝和技術都取得了良好發展，但就目前發展現狀而言，能耗依然比較大，節能技術一直沒有取得重大突破，致使大量資源被無故浪費?；诖?，本文結合理論實踐，先分析了污水處理的流程，接著探討了目前污水處理節能方面存在的問題，最后提出節能改造技術的應用，具體如下。

關鍵詞：城市;污水處理;提升泵;流量控制

1? 引言

我國是全球人口第一大國，水資源消耗量比較大，污水排放量也比較大，在環境惡化不斷加快的背景下，國家愈發重視對水資源的保護和再利用。節能降耗是目前我國經濟發展的基本戰略，污水處理是治理污水污染的主要舉措，但受到污水處理工藝、技術和建設標準等因素的限制，我國污水處理能耗非常大，開展節能改造技術的研究顯得刻不容緩，對社會經濟發展、生態環境保護等方面皆有非常重要的意義?；诖朔N情況，開展城市污水處節能改造技術的研究就顯得尤為必要。

2? 城市污水處理的流程

城市污水處理的流程是通過各種管道將城市生活和生產中形成的污水集中到污水處理廠，污水處理通過一系列技術和工藝對污水集中處理。污水處理工藝基本相同，主要步驟包括：格柵、沉砂池、一級處理、暴曬池、二次沉淀、加氯消毒、回收利用或者排放。污水經過這些步驟處理之后，基本就可以達到排放的要求。但在污水處理中需要消耗大量的能源和資源，特別是電能的消耗非常大，幾乎每個環節都需要電能的支持。

3? 目前城市污水處理節能技術面臨問題

污水處理雖然可以有效緩減城市生態污染問題，利于保護現有的資源，但需要消耗大量的能源，應用節能施工技術非常必要，但就目前發展現狀而言，我國污水處理節能技術還處于發展的初級階段，仍然存在很多問題亟待解決。主要體現在以下幾個方面：

第一，目前很多污水處理廠的設備無法達節能處理的技術要求和標準，設備過于老化，沒有及時更新。早期污水處理中，比較重視污水處理量，對能耗沒有過多考慮。但隨著社會經濟的發展，此種粗放式的處理模式，不再符合我國持續發展基本國策的要求，基于節能改造技術的支持[1]。

第二，能耗較大。在城市污水處理中，涉及到的能耗包括：電能、燃料、藥劑等。其中電能消耗占總能耗的70%～90%，占比比較大。如果現有的污水處理廠，處理1m?污水，需要消耗0.14～0.28kWh電能，如果再加污泥處理時所需的電能，處理1m?污水，需要消耗0.19～0.36kWh電能，遠遠高于美國、日本、德國等發達國家污水處理時所選的電能，有很高的節能空加。

4? 城市污水處節能改造技術的應用

4.1? 科學確定提升泵的揚程

提升泵在運行中有效功率的計算公式如下：

Nu=γQH

式中：

Nu——提升泵的有效功率;

γ——損耗系數;

Q——水量;

H——提升泵的揚程。

從中可以看出，當γ和Q保持不變時，Nu和H呈正相關的關系，合理確定提升泵的揚程，可取得良好的節能效果。比如：日本城市污水處理廠，最大水位差為2m，而我國很多城市污水處理廠的最大水位差都在6m以上，每年僅此一項，日本就比我國節約電能100×104kWh[2]而且我國城市污水處理廠在設計施工中，損耗系數普遍較大，也是導致提升泵揚塵比高的主要原因，為解決這一問題，保證提升泵的節能效果，采取如下措施：

第一，提升泵的布置要盡量緊湊有效，各連接管路要短且直，以降低水頭損失量。

第二，為降低水體落差，可將非淹沒堰，改造為淹沒堰，此種節能改造技術，可將水體落差從35cm降低到10cm[3]。

第三，日本水位差比較小的關鍵原因在于，在污水處理工程設計施工中，將初沉淀池、曝氣池、二次沉淀池聯合到一起，通過方形平流的方式，實現首尾相連，保證水流暢通無阻，從而有效降低了水體損失，雖然前期建設成本略高，但投入使用后，很快就可以從節點效益中得到補償。

4.2? 嚴格控制水體流量

城市污水處理廠水體流量在不同時間，不同季節波動較大，如果按照最大流量來選擇提升泵，即便水泵始終處于全速運轉的時間不超過10%，在多數情況下，都無法實現高效有序的運轉，能耗浪費非常嚴重。在流量揚程保持不變的前提下，泵的軸功率和泵運行效率密切相關，加強對流量的控制，可有效體會泵運轉效率，從而達到節能的目的，具體而言，可從以下幾個方面入手：

第一，采取多臺水泵對位控制。對位控制是城市污水處理節能的關鍵，主要指的是吸水池中水位發生變化時，可按照提前設計好的水位等級，實現對對位水泵機組的自動啟停，從而更好的適應水量變化。 對位控制節能效果顯著，而且操作簡單，使用方便。

第二，采用多機組自動流量級配編組控制技術。主要是按照提升泵的實際來水量，通過多臺水泵機機組的聯合控制，實現多種流量級配控制。從而保證出水量和來水量基本一致，通過此種方法，可保證吸水池中的水位時刻保持在高水位上，降低提升泵的工作揚程，達到節能的目的[4]。比如：北京很多污水處理廠，都采用了此種控制方式，主要是在泵體的進水渠道上重新加設一道圍堰高度為2m的溢流井，溢流井圍巖頂部下放30cm的位置布設中心控制點，以此點上下各30cm的水位置作為上下限的控制點。通過設置溢流井可將吸水池水位提升1.1m～1.2m，通過布置溢流量監測儀器為提升泵站的最優化控制提供數據支持，實現穩定運行。大量應用實例表明，此種流量控制方法，可大幅度提升節能效果，每天可節約用電量900kWh。

4.3? 選擇高效率的曝氣設備和鼓風設備

在城市污水處理中，常用的鼓風曝氣設備可分為微小氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切等集中。其中中氣泡鼓風曝氣設備在我國城市污水處理中應用了較長時間，但轉移效率和動力效率都比較低，節能效果不明顯。隨著科學技術的發展，微孔鼓風曝氣設備被研發出來，和傳統中氣泡鼓風曝氣設備相比，具有氣泡微小、比表面積更大、氧轉移效率更高、可有效節約風量的優勢，節電效率高出30%以上，每去除1kgBOE可節約25%的風量和20%的電力[5]。鼓風曝氣設備是污水處理中活性污泥法生物處理的主要動力設備，選擇高效高質量的鼓風曝氣設備，也是城市污水廠節能改造的關鍵，可采用離心式鼓風曝氣設備，既能有效保證工作效率，也可以按照污水水質、水量的變化情況僅是調整風量，降低能量損耗。

5? 結束語

綜上所述，本文結合工程實例，分析了城市污水處節能改造技術，分析結果表明，污水處理的保護生態環境的主要舉措。在城市建設不斷加快的背景下，污水處理廠工作壓力倍增，能耗逐年增加，更好的響應節能、環保、綠色發展理念，需要對現有的污水處理技術進行節能改造，可從科學確定提升泵的揚程、嚴格控制水體流量、選擇高效率的曝氣設備和鼓風設備等方面同時入手，逐步實現污水資源化，節能化處理。

參考文獻：

[1] 沙軍冬.城市污水處理技術研究[J].城市建設理論研究（電子版），2018（7）：28.

[2] 金東輝.中小型城鎮污水處理廠提標改造技術探討[J].中國科技縱橫，2019（5）：9～10.

[3] 高原.AAO-MBR工藝提標改造小型城市污水處理廠[J].水處理技術，2018（8）：126～128.

[4] 吳時雨，王訓，張曉茜.污水處理廠節能減排的實現途徑分析[J].科學技術創新，2018（12）：56～57.

[5] 張凡陽.城鎮污水處理廠的能耗分析及節能降耗措施[J].化工管理，2018（2）：119.