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城市污水处理节能降耗措施研究应用进展

文档作者：许巧哲文档来源：中核第四研究设计工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月10日
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上一篇：城市污水资源化的问题及对策

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2016·06 绿色化工 Chenmical Intermediate 66 当代化工研究城市污水处理节能降耗措施研究应用进展 许巧哲(中核第四研究设计工程有限公司河北050021)摘要：本文将对于城市污水厂在运行过程中消耗的资源入手,从低碳环保的方面入手,讨论如何对于城市污水处理厂进行节能降耗的研究,并且对于其应用提出深入的分析。关键词：城市;污水处理;节能降耗中图分类号:X7 文献标识码: ＡStudy Development of Urban Sewage Treatment and Energy-saving and Costreducing MeasuresXu Qiaozhe（The Fourth Research Design Engineering co., LTD of CNNC, Hebei, 050021）Abstract：This article starts from the aspects of resource consumption of urban sewage plant in the process of operation and aspectof low-carbon green to discuss how to take energy-saving and cost-reducing investigation on urban sewage treatment plant besides, takes put forwardtaking furthr analysis of its application.Key words：urban；sewage treatment；energy-saving and cost-reducing前言作为一种典型的高能耗的产业，污水处理厂无论是从运营的成本来说，还是从消耗的资源分析，都是相当庞大的。为了减小我国的能源危机，并且提高我国污水处理厂的运行效率，城市的污水处理工作需要在保证污水处理效果的基础上，进行相应的节能降耗处理。以保证污水处理工作的持续发展以及出水的指标。为了达到这个目标，并且降低污水处理的能耗，需要制定一整套对于污水处理厂的运营进行管理的水平，并且分析传统方案上存在的不足，从而对于污水处理进行优化设计。一、城市污水处理厂消耗的主要资源1.电能在国外一些发达国家例如美国的统计资料中，城市污水处理厂的电能消耗曾经一度达到国家总电能消耗的3%，并且在人口不断增长的前提下，以及工业水平的不断上升，排放出污水的含量必将更加增多。污染物的去污标准也会相应的水涨船高，在这样的趋势下，污水处理的总电量必将会对未来有一个大幅度的提高。据有关人员预测，污水处理厂对于电能的消耗将会在未来的20年之内暴涨到20%。在我国城市污水处理厂的技术不断发展的前提下，污水处理厂的电能消耗会对于全国的用电造成日益明显的影响。分析当前我国城市的污水处理厂，每处理一立方米的污水，就会消耗掉大约29kw的电能，在我国一些规模较大的污水处理厂，甚至达到了44kw每立方米的水平，而这个标准是国外发达国家在20世纪早期的水平，因此，我国在对于污水处理能耗的研究上，仍然存在着较大的发展空间，对于其中污水处理的关键流程作出分析，例如污水提升系统，二级生化处理等流程进行分析，分析其中主要消耗电能的部分。在污水提升系统中，鼓风机、搅拌机以及内外回流泵对于电能的消耗占到了所有能耗的57%，成为污水处理工序中消耗电能最多的工艺流程。因此，从节能降耗的角度对于污水处理厂的工序进行研究，需要从降低其二级工序级污水提升系统的电能消耗上，同时，还应该做好对于鼓风机的降耗处理。2.药剂消耗在污水处理过程中，对于药剂的消耗也是污水处理工作所不可避免的，在对我国大多数城市污水处理工厂中，在污水净化中所使用的药剂大都是用于进行脱水的絮凝剂，例如氯化铝，聚丙烯酰胺，以及明矾是其中含量较多的一种药剂，这些药剂大多数是由人工的方法进行合成，并且由于我国在合成污水处理剂方面的工序以及技术尚不完全，因此合成出的絮凝剂的净污效果往往不是很理想，根据我国相关的数据表明，在对于每万吨污水的处理工作中，大致需要消耗9到10千克的聚丙烯酰胺，对于聚丙烯酰胺来说，由于其在市场中的价格相对而言较为高昂，因此，在很大程度上对于污水处理的成本造成了不小的负担，并且，从絮凝剂本身的化学性质上来说，由于其是人工生产，并且具有较强的化学毒性，有对于人体健康产生危害的威胁，并且一旦在污水处理流程中，对于其残留物质没有排除干净，很容易对环境产生污染。3.水耗针对当前我国城市污水处理的流程进行研究可以发现，在我国一部分污水处理厂中，都缺少中水回用系统的建立。经过处理后的污水直接变成净化水重新投入使用，并且被用作反冲洗用水，配药用水，绿化用水，以及办公用水等等，因此，从这个角度上来说，和我国污水的先进工厂相比，具有更高的污水处理成本，并且对于水资源来说也造成了不小的浪费。二、城市污水处理厂中节能降耗措施研究1.对于电能进行节约对于上述分析进行总结可以发现，对于电能的消耗是城市污水处理工作中一项重要的能源消耗。因此，在对于污万方数据Chenmical Intermediate当代化工研究 67 绿色化工 2016·06 【作者简介】许巧哲（1982~），女，中核第四研究设计工程有限公司，研究方向：给水排水。水处理流程的研究中，工厂需要在保证污水处理的效果基础上，最大限度上减小对于电能的消耗，以达到降低污水处理工作总成本的目的。在降低电能消耗的主要手段上，需要针对在污水处理过程中功率较大的机电设备，例如脱水机，污水提升泵，污泥脱水机等等。对于污水提升泵来说，为了在最大程度上节约能源，需要在考虑工厂的操作条件之下合理的选择水泵，使得水泵能够保持一个较高的工作效率，以及尽可能的减小污水在处理过程中被提升的高度，进而减小水泵的杨程，达到合理利用地形的目的，加速对于变频调速功能的开发，优化电机的转速，使得排水的单耗水平大大降低，另外还可以根据污水净化的不同标准来选择合理的水泵运行的台数，从而在一定基础上降低了系统总体的能耗。在实际进行污水净化工作中，电动机一旦进入变频工作的状态，便可以通过调整变频器的运转速度或者是在一定范围内选择电动机最佳的工作点来实现节能，综合上述对于变频器的调整可以看出，通过对于变频器调整，使得电动机在满足正常工作需求的基础上，实现电流最小、功率最优，实际上就达到了节约电能的要求。除了电动机之外，还可以对于叶轮以及污水处理泵进行调节来实现节能的目的，例如在我国的少数工厂中，已经开始采用离心式水泵来代替传统的污水处理泵，离心式水泵污水提升泵来说，在杨程，功率以及流量上，都有着较大的优势，在离心式水泵的工作规律中，工作流量与泵轮直径之间呈现线性变化，泵轮直径的二次方与杨程呈正比关系，对于轴功率来说，其随着泵轮直径的三次方呈现线性增加，根据上述总结的规律，可以得出，在叶片角度已经固定的基础上，可以适当的减小叶轮的直径，进而降低污水处理过程中的杨程，同时，还要确保水泵能够在最优的效率之下工作。在一般污水处理工厂中，不同时间，不同季节的污水处理量都是有所差异的，因此，在一定的时期内对于污水进行定期处理，可以有效降低因为泵的渗漏而对于泵造成的能耗升高，在泵的选型上，还可以选用当今较为先进的节能泵来对于泵的运行功率以及运行参数进行调整，从而通过不同的途径降低污水处理对于能源造成的消耗。在污水处理过程中，对于污水进行曝气处理也是相当重要的工序，然而，在多数的城市污水处理工厂中，在曝气过程中，经常会对于电能造成大量的消耗，因此，控制在曝气过程中的电能消耗是做好污水处理节能工作的关键因素。一个高效并且节能的曝气流程设计离不开一个优质的设备，在一般意义上的曝气系统中，在曝气过程中做出贡献的设备主要有曝气设备以及鼓风设备组成，从设备组成的类型上讨论，主要分成微孔气泡，中气泡等几种类型。在这些类型中，微孔曝气的手段经常在工业中得到应用，原因就在于其生成的气泡比表面积大，拥有更高的氧传质的效率。通过变频技术来加强对于鼓风机的效率控制仍然是一种有效的方法，在变频的调控之下鼓风机能够在长时间保持稳定的运行，另外，加强对于曝气处理的自动化控制也可以增大污水净化的效率，在传统污水处理工厂中，仍然采用人工调节的方式来控制各种阀门的开度，这种控制方法就是具有典型的不精确性以及很大的随意性，因此，容易产生控制方面的误差，目前在国内，在对于自动化的曝气处理系统方面，已经研制出了一种新型的用于对于曝气过程中的流量进行精确控制的系统，这种系统在实际工作中，能够根据工厂中相关设备的运行状况而提供精确并且高效的曝气解决方案。在这种曝气控制系统中，往往是首先通过建立一定的生物物理模型来对于流程中的曝气量进行控制并且进行精确的计算，并且还能够实现连续检测的功能，哪怕是系统中的压力发生一丁点的变化，这种控制系统都可以检测出来，并且根据这种压力的变化制定出更加合理的曝气控制方案。同时，对于检测出的结果进行有效的数据分析也是至关重要的，在这方面，需要建立数学模型，并且需要对于数据进行生物动力学分析，在这个分析过程中，需要对于数据进行线性分析，确定在污水处理过程中所需要的各种状态参数，为了保证数据的准确性，还应该对于数据进行仿真处理。最后，在综合的条件之下，通过对于水平衡，气平衡，泥平衡进行综合分析，得出最适合操作工艺的操作条件。2.对于处理剂进行节约在污水处理过程中，污水处理剂即絮凝剂的用量直接关系到污水处理厂的能源节约水平，因此，在实际的工作流程中，需要根据絮凝剂的单价以及特点进行综合选择，在保证药剂不对于环境造成污染的基础上，最大限度上提升絮凝的效果。并且也要对于絮凝剂的用量考虑在内。节约絮凝剂的用量可以从以下几方面着手，即采用天然高分子改性絮凝剂来代替传统上污水处理过程中使用的絮凝剂，这种絮凝剂容易被生物所降解，并且能够达到更高的脱水效率。另外，还可以对于污水处理中所使用到的絮凝剂的用量进行精确的计算，并且提前进行方案设计，以减小在处理过程中对于药剂造成的额外的浪费，保证最佳的絮凝效果。3.对于自来水进行节约由于当前污水生产过程中会对于水资源造成极大的消耗，降低中水回用系统是一项有效的操作。三、结论综上所述，对于城市污水处理中的流程进行分析，并且提出相应的节能降噪的方案，有助于推动污水处理向着绿色高效的方向发展。参考文献[1]王夙,刘峻.污水处理厂能耗分析与节能技术研究进展[J],四川有色金属,2011,(03):23-33.[2]高旭,龙腾锐,郭劲松.城市污水处理能耗能效研究进展[J],重庆大学学报(自然科学版),2002,(06):45-49.[3]李建勇,王建华,范岳峰,周一军.曝气流量控制系统用于污水处理厂的节能降耗[J],中国给水排水,2007,(12):89-103.[4]常江,杨岸明,甘一萍,孟春霖,彭永臻,张树军,应起锋.城市污水处理厂能耗分析及节能途径[J],中国给水排水,2011,(04):76-80.[5]余杰,田宁宁,王凯军,任远.中国城市污水处理厂污泥处理、处置问题探讨分析[J],环境工程学报,2007,(01):64-69.[6]杨凌波,曾思育,鞠宇平,何苗,陈吉宁.我国城市污水处理厂能耗规律的统计分析与定量识别[J],给水排水,2008,(10):43-47

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