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污水處理廠節能降耗途徑研究
2016-12-26
統泉環保專注 污水處理 工程,提供高效廢水處理解決方案,徹底有效 解決污廢水處理難題!
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一、概述
目前,我國城市污水處理率較低、環境污染壓力較大,而現行的處理技術多數面臨大量資金投入的難題,迫切需要能耗低、生態型的污水處理技術。但是污水處理費用是一個較突出的問題,要將污水處理達標,對環境的污染降到最低,就必須以最經濟實用的方式處理污水,這就涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就花橋污水處理廠的整個污水處理的流程進行能耗分析,提出污水處理廠的節能措施,以供參考。二、花橋污水處理廠的處理成本分析
對于污水廠而言,其主要成本為能源消耗、藥劑消耗、維修費用、大修改造費用、人員費用等。
污水廠成本比例圖
(1)污水廠成本組成
1)生產成本組成:能源費用(電費、水費);材料費用(煤、油、藥劑);人工費用。
2)制造成本組成:修理費(土建、設備、自控儀表維護檢修費);大修及改造費(設施、設備、儀表大修費、固定資產購置費);污泥處置費;物料消耗等其它費用。
3)管理費用:辦公費、培訓費、保險等。
(2)簡單分析及控制重點
1)簡單分析:生產成本中油耗、電耗、藥劑消耗是生產過程中必須發生的費用,必須在有效控制的前提下,其所占比例越高,企業生產越正常,產生的效益就越大;制造成本在企業可持續發展的基礎上,應盡量減少維修、大修和固定資產投入等費用,能使企業的利潤最大化;煤費、水費、管理費等是企業運行成本的組成部分,應加以控制、盡量減少,增加企業的利潤。
2)控制重點:首先,控制重點應放在生產成本中的能源消耗、藥劑消費的控制上,使其在滿足工藝運行要求條件下的合理化、最小化,真正達到經濟運行是企業的關鍵;其次,控制重點應放在制造成本中維修、固定資產的購置費用的控制上,如何建立班組、部門有效控制方式,使其必須滿足污水廠自身正常運行和長期正常運行要求條件下的減量化、合理化,使污水廠可持續發展也是企業的關鍵。
三、花橋污水處理廠的能耗分析
污水處理廠的運行重點控制在處理工藝運行過程中的能源消耗上,如何根據具體情況建立能源、藥劑消耗成本的有效控制方式,使各種消耗實現最小化,并有利于企業的可持續發展,是污水處理這個新興產業面臨的迫切要求。
(1)花橋污水處理廠的工藝流程
下圖示為花橋污水處理廠A2/O處理藝流程。
圖2 花橋污水處理廠A2/O處理流程
整個過程從城市管網收集的污水通過粗格柵經過勞動路和竹沙橋泵站的污水提升泵提升后,輸送至花橋污水處理廠。再經過細格柵,之后進入沉砂池,對污水進行砂水分離,以上為一級處理(即物理處理)。經過砂水分離的污水進入曝氣池,進行厭氧、缺氧、好氧處理,生物處理設備的出水進入二次沉淀池,二沉池的出水經過消毒排放,一級處理結束到此為二級處理。二沉池的污泥一部分回流至厭氧池,一部分經過剩余污泥泵輸送至脫水機房進行脫水處理,然后由運輸工具運往垃圾處理場。
(2)各個處理構筑物的能耗分析
花橋污水處理廠各部分的能耗比例如下圖所示:
污水處理廠能耗比例圖
從以上圖表可以發現,節能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。因此面對能源價格的上漲和運行費用的縮減,節約能耗的重點主要集中在污水處理廠的二級處理的曝氣系統和泵站的水泵機組部分。
1)污水提升泵站的能耗分析
花橋污水處理廠服務范圍包括黎托、武廣、井圭、環保科技園四大納污片區,匯水面積99.3平方公里,因此需要用勞動路和竹沙橋提升泵站將遠處的污水提升到污水處理廠進行集中處理,這些污水提升泵站不僅要保障所有污水都要集中到污水處理廠,還要適應水量變化的要求,其流量一般很大,輸送的路程也較遠,再者污水管道一般都埋設較深,泵站需要有很高的揚程,電耗一般占全廠電耗的20% ~30%。
2)格柵和沉砂池的能耗分析
格柵是利用柵條攔截污水中粗大的雜質,污水經過格柵時,由于柵條的阻擋會引起水頭損失,這就需要水泵提升污水以增大勢能;再者,柵渣的機械粉碎處理也是耗能過程。這兩者是格柵處理流程的主要能耗來源。沉砂池用以除去污水中粗大的砂粒以及細小的懸浮物,刮砂刮泥設施以及其后續處理會有一定的能耗,但是這些能耗都不大。
3)厭氧池、缺氧池和好氧池的能耗分析
厭氧池、缺氧池和好氧池中的潛水攪拌器及混合液回流泵將消耗一部分能量。其中好氧池是好氧處理工藝的能耗大戶,降低好氧池的能耗就相當于解決了好氧處理工藝流程的能耗問題。常規的好氧池都是用鼓風機向污水中鼓入空氣讓空氣和污水充分混合 ,并保證污水在曝氣池里停留4小時以上 ,從而使空氣均勻地分布于污水中 ,提高好氧處理的效果。因鼓風機電機的功率大,且要晝夜運行,其能耗約占污水處理廠直接能耗的50%左右。
4)二沉池及其它處理設施的能耗分析
二沉池是處理后的污水進行泥水分離的地方,二沉池的刮渣擋板,出水排泥等裝置,二沉池的面積也比較大。分離出來的污泥還要用污泥泵輸送到污泥泵房,耗能也很大。
5)污泥處理的能耗分析
污泥處理工藝中的離心脫水設備需要消耗大量的電能,污泥處理單元的能量消耗是相當大的,這些設備的電耗功率都很大。
四、污水處理主要環節的節能途徑
(1)污水提升泵站節能途徑
污水提升泵房要節省能耗,主要是考慮污水提升泵如何進行電能節約。在運行過程中采用轉速加臺數控制方法,定速泵按平均流量運行,定速運轉以滿足基本流量的要求;調速泵變速運轉以適應流量的變化,流量出現較大波動時以增減運轉臺數作為補充。但是由于泵的特性曲線高效段范圍不是很大,這就決定了對于調速泵也不可能將流量調到任意小,而仍能保持高效。水泵調速方法,可減少集水池水位變化引起的水泵效率下降。同時定期對水泵進行維護,減少摩擦也可以降低電耗。
(2)曝氣設施的節能途徑
國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程,他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上,因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方面入手。
曝氣系統的能耗相當大,為此國家科技支撐計劃設立了“A2O工藝城市污水處理廠節能降耗”研究項目。花橋污水處理廠曝氣系統采用能耗低的微孔曝氣,通過淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法。曝氣擴散頭的布局和曝氣系統的調節這些都是節能的有效措施。可通過試驗確定曝氣系統的各項參數,嚴格控制曝氣量,防止過度曝氣而出現DO過高的現象,是節能降耗的一種途徑。
(3)污泥處理的節能途徑
污泥處理系統節能研究主要集中于污泥處理的能量回收。從污水污泥有機污染物中回收能量用于處理過程早在上世紀初就已投入實踐,但能源危機之前一直不受重視。目前有兩種回收途徑:一是污泥厭氧消化氣利用,一是污泥焚燒熱的利用。
五、污水處理廠其它節能途徑
(1)加強職工技能培訓,實現班組成本控制
花橋污水處理廠提出要高素質、高技能、高責任心的職工上崗,以崗帶面,一崗多能,與此同時狠抓職工的技能培訓,每年都針對運行工人進行崗位培訓,以提高職工的綜合素質。
(2)建立完善的財務監管體系,制定合理的費用計劃
財務監管是一套系統的綜合性管理工作。首先要建立健全財務監管組織,制定完善的監管工作規章,逐級落實責任,層層到位。財務監管的具體內容有:1.財務監管的組織機構;2.財務監管的計劃與制度;3.財務監管的宣傳與教育;4.檢查;5.超計劃指標的報告與處理;6.獎勵與處罰。監管的內容簡明易懂,便于操作。
(3)超量減排
從上海市環保部門獲悉,為了鼓勵污水處理廠挖掘減排潛力,上海出臺了“超量減排政策”,通過技術改造等措施獲得超量減排的污水處理企業可獲得可觀的經濟補貼。環保新政有效調動污水處理企業通過技術改造、提升減排能力的積極性。污水處理廠增加必要的投入,盡可能降低污水處理廠COD(化學需氧量)出水濃度。“超量減排政策”的出臺達到了經濟、社會、環境效益的三統一,一是通過管理減排,促進COD減排目標的完成,具有明顯的社會效益;二是提高了污水處理廠的出廠水質,有利于進一步改善水質,具有明顯的環境效益;三是降低了單位污染物去除成本,具有明顯的經濟效益。
六、結論
污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜合技術。能否解決耗污水廠的能耗問題,已經成為決定污水處理廠運行效益好壞的關鍵因素。所以對污水處理廠進行能耗分析,合理進行能源分配,發揮污水處理廠的巨大節能潛力,提高污水處理廠的經濟效益,是保障污水處理廠正常運轉的重要措施,同時也有利于緩解社會能源日益緊張的局面。在污水處理廠的運行中,要大膽運用先進的技術實現設備的優化運行,加強管理,實現污水的資源化和再利用,那么污水處理才能逐漸向高效低耗的方向發展,實現其社會效益。
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