污水处理厂节能降耗途径研究
摘要：花桥污水处理厂是长沙引水及水质环境工程子项目之一，厂区地处长沙市雨花区黎托乡花桥村，浏阳河与圭塘河交汇处。
规划总规模为57.6万吨/日，其中一期建设规模为16万m3/d，占地面积为13.86公顷，采用a2o生物脱氮除磷处理工艺，出水水质按gb18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》ⅰ级b标准排放。
该项目服务范围包括黎托、武广、井圭、环保科技园四大纳污片区，汇水面积99.3平方公里，近期服务人口47.47万，远期服务人口117万。
厂区配套建设污水管网69.35公里及污水提升和排渍泵站3座。
本文分析了花桥污水处理厂工艺流程中各个处理单元的能耗情况，针对各个构筑物有效的节能途径，提出了污水处理厂的节能措施，以达到节能降耗，实现企业的可持续发展。
关键词：节能降耗；污水能耗与功效；超量减排；分析；建议
一、概述
目前，我国城市污水处理率较低、环境污染压力较大，而现行的处理技术多数面临大量资金投入的难题，迫切需要能耗低、生态型的污水处理技术。
但是污水处理费用是一个较突出的问题，要将污水处理达标，对环境的污染降到最低，就必须以最经济实用的方式处理污水，这就涉及到一个污水能耗与功效的问题。
下面就花桥污水处理厂的整个污水处理的流程进行能耗分析，提出污水处理厂的节能措施，以供参考。
二、花桥污水处理厂的处理成本分析
对于污水厂而言，其主要成本为能源消耗、药剂消耗、维修费用、大修改造费用、人员费用等。
（1）污水厂成本组成
1）生产成本组成：能源费用（电费、水费）；材料费用（煤、油、药剂）；人工费用。
2）制造成本组成：修理费（土建、设备、自控仪表维护检修费）；大修及改造费（设施、设备、仪表大修费、固定资产购置费）；污泥处置费；物料消耗等其它费用。
3）管理费用：办公费、培训费、保险等。
（2）简单分析及控制重点
1）简单分析：生产成本中油耗、电耗、药剂消耗是生产过程中必须发生的费用，必须在有效控制的前提下，其所占比例越高，企业生产越正常，产生的效益就越大；制造成本在企业可持续发展的基础上，应尽量减少维修、大修和固定资产投入等费用，能使企业的利润最大化；煤费、水费、管理费等是企业运行成本的组成部分，应加以控制、尽量减少，增加企业的利润。
2）控制重点：首先，控制重点应放在生产成本中的能源消耗、药剂消费的控制上，使其在满足工艺运行要求条件下的合理化、最小化，真正达到经济运行是企业的关键；其次，控制重点应放在制造成本中维修、固定资产的购置费用的控制上，如何建立班组、部门有效控制方式，使其必须满足污水厂自身正常运行和长期正常运行要求条件下的减量化、合理化，使污水厂可持续发展也是企业的
关键。
三、花桥污水处理厂的能耗分析
污水处理厂的运行重点控制在处理工艺运行过程中的能源消耗上，如何根据具体情况建立能源、药剂消耗成本的有效控制方式，使各种消耗实现最小化，并有利于企业的可持续发展，是污水处理这个新兴产业面临的迫切要求。
（1）花桥污水处理厂的工艺流程
下图示为花桥污水处理厂a2/o处理艺流程。
整个过程从城市管网收集的污水通过粗格栅经过劳动路和竹沙桥泵站的污水提升泵提升后，输送至花桥污水处理厂。
再经过细格栅，之后进入沉砂池，对污水进行砂水分离，以上为一级处理(即物理处理)。
经过砂水分离的污水进入曝气池，进行厌氧、缺氧、好氧处理，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放，一级处理结束到此为二级处理。
二沉池的污泥一部分回流至厌氧池，一部分经过剩余污泥泵输送至脱水机房进行脱水处理，然后由运输工具运往垃圾处理场。
（2）各个处理构筑物的能耗分析
花桥污水处理厂各部分的能耗比例如下图所示：
从以上图表可以发现，节能的主要潜力在污水提升部分和生化处理阶段的曝气部分、污泥回流部分。
因此面对能源价格的上涨和运行费用的缩减，节约能耗的重点主要集中在污水处理厂的二级处理的曝气系统和泵站的水泵机组部分。
1）污水提升泵站的能耗分析
花桥污水处理厂服务范围包括黎托、武广、井圭、环保科技园四大纳污片区，汇水面积99.3平方公里，因此需要用劳动路和竹沙桥提升泵站将远处的污水提升到污水处理厂进行集中处理，这些污水提升泵站不仅要保障所有污水都要集中到污水处理厂，还要适应水量变化的要求，其流量一般很大，输送的路程也较远，再者污水管道一般都埋设较深，泵站需要有很高的扬程，电耗一般占全厂电耗的20% ～30%。
2）格栅和沉砂池的能耗分析
格栅是利用栅条拦截污水中粗大的杂质，污水经过格栅时，由于栅条的阻挡会引起水头损失，这就需要水泵提升污水以增大势能；再者，栅渣的机械粉碎处理也是耗能过程。
这两者是格栅处理流程的主要能耗来源。
沉砂池用以除去污水中粗大的砂粒以及细小的悬浮物，刮砂刮泥设施以及其后续处理会有一定的能耗，但是这些能耗都不大。
3）厌氧池、缺氧池和好氧池的能耗分析
厌氧池、缺氧池和好氧池中的潜水搅拌器及混合液回流泵将消耗一部分能量。
其中好氧池是好氧处理工艺的能耗大户，降低好氧池的能耗就相当于解决了好氧处理工艺流程的能耗问题。
常规的好氧池都是用鼓风机向污水中鼓入空气让空气和污水充分混合 ,并保证污水在曝气池里停留4小时以上 ,从而使空气均匀地分布于污水中 ,提高好氧处理的效果。
因鼓风机电机的功率大，且要昼夜运
行，其能耗约占污水处理厂直接能耗的50%左右。
4）二沉池及其它处理设施的能耗分析
二沉池是处理后的污水进行泥水分离的地方，二沉池的刮渣挡板，出水排泥等装置，二沉池的面积也比较大。
分离出来的污泥还要用污泥泵输送到污泥泵房，耗能也很大。
5）污泥处理的能耗分析
污泥处理工艺中的离心脱水设备需要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的，这些设备的电耗功率都很大。
四、污水处理主要环节的节能途径
（1）污水提升泵站节能途径
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约。
在运行过程中采用转速加台数控制方法，定速泵按平均流量运行，定速运转以满足基本流量的要求；调速泵变速运转以适应流量的变化，流量出现较大波动时以增减运转台数作为补充。
但是由于泵的特性曲线高效段范围不是很大，这就决定了对于调速泵也不可能将流量调到任意小，而仍能保持高效。
水泵调速方法，可减少集水池水位变化引起的水泵效率下降。
同时定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。
（2）曝气设施的节能途径
国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设
备上,因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少
高峰用电要求等方面入手。
曝气系统的能耗相当大，为此国家科技支撑计划设立了“a2o工艺城市污水处理厂节能降耗”研究项目。
花桥污水处理厂曝气系统采用能耗低的微孔曝气，通过淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。
曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。
可通过试验确定曝气系统的各项参数，严格控制曝气量，防止过度曝气而出现do过高的现象，是节能降耗的一种途径。
（3）污泥处理的节能途径
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。
从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。
目前有两种回收途径:一是污泥厌氧消化气利用,一是污泥焚烧热的利用。