污水处理厂节能降耗生产控制对策

污水处理厂节能降耗生产控制对策

摘要:文中主要探索污水处理厂节能降耗生产控制措施,以厦门市为例,介绍了城市污水处理厂的能耗构成,并研究了污水处理厂节能规划的重要性,提出了厦门市污水处理厂节能发展方向。

关键词:污水处理厂;节能降耗;生产控制措施

0引言

伴随着厦门市污水治理工作的稳步推进,截至2022年,厦门已建成许多大型污水处理厂,解决城市污水处理问题,让居民生活更为舒适、便捷[1]。与此同时,节能降耗是污水处理厂应达到的工作目标。对此,厦门市污水处理厂要注重生产过程中节能降耗目标的实现,做好生产控制,优化污水处理厂节能系统,让节能设施、节能技术获得更好的应用。本文结合厦门市污水处理的现状,探索了有关节能降耗生产控制措施,以此推进当地污水处理厂的发展。

1污水处理能耗分析

在污水处理的过程中,能源消耗是推进生物反应和维护污水处理厂正常运行的一种途径。首先,直接能耗涵盖的种类较多,主要有机械曝气电机和鼓风曝气电机所消耗的能源;污水提升泵、回流污泥泵等设备消耗的电能;搅拌推流阶段机械设施所消耗的电能等等。其次,间接能耗主要指物料上的消耗,例如石灰、活性炭、絮凝剂、外加碳源等。我国绝大部分的污水能耗占整体能源消耗的10%~20%,而处理污水生物时的能源消耗可占整体消耗的50%~70%,处理污水中污泥的能源消耗可占据整体能耗的10%~25%。因此,要实现污水处理厂节能降耗的目标,要从水耗、物耗、电耗等方面着手,采用科学的办法,制定出高效的节能降耗措施。

2污水处理厂节能规划的重要性

伴随着我国经济的快速发展,对生态环境的保护工作日益重视[2]。国家逐步将城市污水处理作为环境治理的一项重要工作。厦门市也加大了污水处理的力度,污水处理厂的数量及规模随之增多,使得污水处理厂的经济效益及社会效益显著提高。厦门市2021年新建、续建污水处理设施项目217个,投入建设经费51.27亿元。目前日平均污水处理量为123.2万t,污水和供水量基本持平。并且要求污水处理厂落实节能降耗的工作目标,降低能源消耗,提升整体的节能效果,从源头上节约污水处理的成本。但是部分污水厂管理粗放,能耗较大,不仅产生了高额的污水处理费用,同时也未达到节能减排的效果。为了改善这一状况,污水处理厂应做好节能规划工作,加强日常生产工作的节能管理,以降低能耗指标。另外,污水处理厂在实际工作中,应始终把安全、节约、清洁摆在首位,坚持可持续发展的原则,调整优化生产技术,从源头上增强污水处理的质量,控制好节能减排过程中的成本效益。

3城市污水处理厂节能降耗途径

3.1城市污水处理厂总图的优化与设计

污水处理厂中的尾水排放水位和进水管高程,通常要在前期规划中确定,且整体的系统设计方案在确定后不可随意变更。对此,为显著推进城市污水治理工作的开展,在设计之初便需要充分重视排放点和进水点的水位高程,让其满足实际的应用需要[3]。并且,在设计过程中,应结合实际状况,减少工艺线中水头损失程度,不仅要在污水处理厂总图布置上做到内容紧凑,同时也要做到内容的通畅,以避免管道输送长度和实际状况不一致。另外,对于厦门市绝大多数的污水处理厂而言,构筑物之间都是采用渠道连接的办法,以此减少跌水。在计算污水处理厂水头损失时,要保障数据的精准性,选用合适的安全余量。最后,城市污水处理厂的日处理规模会超过10000m3,若每天都应用节能降耗生产措施,会取得显著的节能效果。

3.2污泥处理系统设计

目前,世界各地的污水处理厂都面临着污泥处理上的难题,所以要合理设计污泥处理系统。污泥处理系统主要由两部分构成,一部分为污泥脱水,一部分为污泥稳定。例如,某一污水处理厂生活污泥处理系统的工作流程为:生活污泥→热洁炉→燃烧室→余热锅炉→旋转空气预热器→烟气排放或水。在此过程中,污泥干化装置产生的臭气会传入燃烧室,旋转空气预热器的预热空气会传到燃烧室中,热解炉会把热解碳传到液化床气化装置中,之后把剩余残渣排出,再经过其他工序的处理转换,最终完成生活污泥的处理。在污泥脱水环节中,会应用到离心脱水机、箱式压滤机等设备,由于每个设备的运行状况不相同,因此在运行阶段要采取一定的管理措施。比如,在应用离心脱水机和箱式压滤机时,一方面由于设施操作便捷,形成的泥饼会比较少。另一方面,机器本身也有优缺点,如箱式压滤机的工作效率不是很高,过滤的效果有待提升,且滤板容易损坏;离心脱水机运行环境稳定安全,脱水泥饼在形状上也比较好,但缺点在于能源消耗大。离心脱水机能够处理脱水难度高的污泥,利用高速旋转所产生的离心力,把污泥中含有的水分甩出去,且这一过程中不会形成臭气,也因其转速较高,所以设施易发生磨损[4]。最后,箱式压滤机的生产效率会随着技术的完善而逐步提高,且运行状况也较为稳定,不仅消耗的能源较小,且节约整体的生产成本。综上所述,在应用脱水设施时,需综合所有技术,合理选用各种污泥处理系统,从根本上达到节能降耗目的。

3.3调节提升泵

污水处理厂在日常的生产作业当中,应按照污水提升泵的规格,科学选用泵体积,确保泵站的实际出水量和来水量基本持平,让泵能够在高水位的环境中运行,从而提升整体的运行效率。要根据用水量的变化,采用变频调速技术,让泵中水位提升至最高位,确保水泵整体的运行效率,并避免电机出现运行暂停的情况,使设备的使用寿命明显增长[5]。同时可选用节能的电机,降低生产过程中的能耗。通常情况下,通过流量调整实现节能的办法有两种:第一,调节机器。如果数量的变化幅度较大,可实时关闭或者是开启出水闸,虽然会加大水头的损失,但此时也会起到一定的节能作用。第二,调节运行方式。在运行方式调节的过程中,应根据提升泵数量的合理运用,达成节能目标。例如,如果是大型水泵,在启动时所形成的电流较大,因此可减少启动的次数。

3.4节能减排管理措施

第一,强化日常管理工作。采用科学的方式加大对有关设备的检修维护,日常多清洗设备的管道。如果泵的压力突然增大或降低,应查明问题的原因,及时解决。第二,应积极开展水量调度及负荷管理工作。错开用电的高峰期,从而减少峰值负荷。第三,要优化运行体系。相关人员需及时更新污水处理厂中设备的各种故障部件,并分析更换调整后设备的能耗情况,以此制定出一个科学的运行方案。第四,要构建出较为完备的奖惩制度,并且积极宣传节能环保理念,做到奖惩分明,调动员工的工作积极性,最终促成企业和个人的共赢[6]。3.5污水提升系统节能污水提升系统是关键的耗能设备。可通过降低污水提升高度,完成节能降耗工作。例如,应用管道淹没出流,使得出水方式发生改变,以此减少水头的损失。也可调节水泵电机的速度,提高水泵的工作范围,解决水泵电机效率低下的问题。对于一些中小型的污水处理厂,由于每一时段的污水流量不同,如果固定提升泵的运行参数,容易造成能源浪费。随着变频技术的广泛应用,不仅能够起到较好的污水治理效果,同时也可节约能源。从污水处理厂中污水提升系统的实际运行数据来看,采用变频调速设备,水泵在平均转速上低于工频转速,可节约20%~40%的能源。但许多的中小型污水处理厂仍使用老式的水泵,这类水泵的能源消耗较大,且运行效率低,此时可用新式泵替换老式泵,节约电能。

4节能进展动向

厦门市从2005年到2017年污水处理设施共完成了28.41亿t污水的处理,降低了污染物的总量,直接推进了厦门市污水治理工作的实施进度,也让城市环境、居民生活得到了良好保障。为了进一步提升污水治理的效果,达到节能降耗的目标,污水处理厂还需继续优化各种污水处理技术以及节能环保技术,从而为污水厂的运行提供保障[7]。展望厦门市污水处理厂的节能发展,还需在后续的生产中实时监测,对多种能源消耗展开联合调度,以此起到优化运行的作用,实时进行智能调度工作,保障污水处理厂中各项设备及系统的安全运行。例如,厦门市在污水处理厂建设的过程中,为了进一步提高节能降耗效果,积极运用污水管网和污水厂联合运行调度系统,打造出一批节能示范工程,进而为厦门市污水处理厂节能降耗的发展指明了方向。目前我国污水处理厂中的节能降耗技术,还处于进一步研发创新的阶段,未来应用各项节能先进技术,使污水处理达到高效率、低能耗目标。此外,污水泵站、污水管网以及污水处理厂应统筹协调,共同搭建维护厦门市发展的污水处理系统,确保污水处理设施能够高效运行,降低能源消耗和生产成本。污水当中本身涵盖的有机物便是能量载体,因此除了实现污水处理节能降耗以外,还应实现污水能源化的目标。具体的路径涵盖了污水厌氧处理,在其未来发展阶段,可尝试着应用膜厌氧处理工艺。最后,污水处理厂今后的节能降耗发展,还应加强能源回收工作,重点关注污水中的有机物,让其逐步转变成生物体,之后利用厌氧发酵达成污水资源的能源化。进一步解决我国污水处理过程中的污泥难治理现象。相信随着厦门市污水处理厂建设的逐步完善,将从根本上降低生产过程中的能源消耗,在高水平污水治理的基础上,推进厦门市经济和社会发展[8]。

5结语

综上所述,污水处理厂的节能降耗效果,一定程度上关乎到厦门市城市污水治理效果。对此,厦门市相关部门以及污水处理厂的工作人员,要采用多种措施,减少污水处理时的能源消耗,以达到效益最大化,满足城市建设的可持续发展需求。另外,污水处理厂在实际工作当中,也要注重对设备、技术的更新、调整、优化,使得生产设施始终处在高效运行状态下,保障整体的运行效果,最终实现预期的节能降耗目标。

作者:谢为民 单位:厦门市政水环境有限公司