節能降耗—控制運營成本的關鍵因素

時間：2009-06-30 16:01

來源：中國水網

作者：周蕓

上海市政設計研究總院張辰總工

　　污水處理是耗能行業，能耗為0.15~0.28kW•h/m³污水，如按每立方米污水節省0.01kW•h計，全國每年可節省能耗1億多元。我國污水處理廠的處理設施不如發達國家完備，但能耗卻高于發達國家：城市污水處理廠電耗約占總能耗的60%～90％；在所有電耗中，污水生物處理占50％～70％，污水提升和污泥處理分別占10％～20％和10％～25％。在污水處理特許經營市場紅火發展的今天，節能降耗無疑是降低污水處理廠后續運營成本的關鍵因素。在由中國水網和清華大學聯合主辦的“2009水業高級技術論壇”中，上海市政設計研究總院的張辰總工以處理量占上海市城市污水總產量近1/2的特大型城市污水處理廠—白龍港污水處理廠采用的節能技術為例詳細闡述了對于節能設備、先進控制參數、節能工藝等的選取及節能效果，相關數據源自于上海市政設計研究總院、河海大學、同濟大學的聯合課題，目前還未結題，因此部分數據后續有可能會調整。

　　白龍港污水處理廠是特大型城市污水處理廠，現狀規模已達200萬m³/d，遠期將達342萬m³/d，處理量占上海市城市污水總產生量的1/2左右，年能耗近1億kW•h，年COD消減量達13.5萬t左右。

水力高效分配節能技術

　　污水處理廠改造的工藝技術里面，特別是對于大型的污水處理廠水力改造、水力如何分配更為重要，水力高效分配節能技術主要由穩定分流和均勻配水兩部分組成，對于像白龍港這樣特大型的污水處理廠，水流量的變化幅度非常大，在120萬m³/d~256萬m³/d之間均有可能，通過穩定的分流器使得進入生物反應池的流量穩定。由于白龍港污水處理廠原已有一級處理強化措施，所以對于整個配水槽、堰等等進行了改造，局部拆除折線堰，減小堰前堰后水位差，充分利用折線堰后空間的過流能力，提高總配水渠的利用率，降低總配水渠最高水位，水頭損失由0.232m>0.15m（設計要求）調整為0.134m<0.15m（設計要求）。如下圖是均勻配水模型裝置，是白龍港污水處理廠40萬m³/d中一組12條10米寬的沉淀池，由于占地的限制如采用中間均勻配水有一定的難度，因此采用了側向進水，而側向進水必然帶來第一條槽與最后一條槽之間水流量均勻分配的問題，整個槽寬度為150米，通過模型實驗設計了A、B兩個配水渠，對兩者配水的情況分別做了模擬試驗，同時在水力設計中也提出了精確設計的理念，采用毫米為單位代替原先以公分為單位計算水頭損失等參數。通過整個水力模型的試驗，確定最后調配水堰的水頭損失為0.058米。

均勻配水模型裝置

多模式A/A/O高效低耗運行技術

　　白龍港污水處理廠本身為A²/O工藝，對于200萬m³/d的污水處理廠，隨著水量、水質的變化所有的參數不可能及時調整，因此在旁邊設置了中試裝置，通過中試裝置上面參數的調整指導整個運營的控制和調整。如下圖為100萬m³/d的多模式A/A/O中試裝置，在線同步運行。目前階段研究結果是：白龍港污水廠進水具有良好的可生化性，易于微生物利用，但碳源含量不足，未達到同時脫氮除磷的最優碳源含量；對于倒置A/A/O而言，適宜混合液回流比范圍為1.0~2.0，水溫較高時好氧池DO應不超過1.4~1.5mg/L（一般設計為2.0mg/L），厭氧池進水量宜為工藝總進水量的30%；白龍港污水廠生化工藝進水規模達200萬m³/d時，都能夠達到排放標準，夏秋季節倒置A/A/O出水一級B達標率可保持95%以上（白龍港污水處理廠面臨著從二級標準提高到一級B標準的需求，可以看出通過自身的改進而不需增加生物反應池即可達到）；采用A/A/O，1.5倍混合液回流比即可滿足工藝需要；冬季低溫環境條件下，進水規模為80萬m³/d時，出水一級B達標率可保持90%以上，進一步提高進水規模，出水可滿足二級標準，總體上使得整個生物處理處于低耗運行狀態。

100萬m³/d的多模式A/A/O中試裝置

復合高效脫氮除磷工藝技術

　　目前白龍港污水處理廠是達二級的排放標準，今年擴建目標為一級B標準，是通過增加生物反應池的停留時間還是通過自身的改進達到新的排放標準？白龍港總投資20億元，去年剛剛通水，無論在理念上還是情感上考慮都選擇了后者。在自身水質的調整中，通過中試試驗確定填料的單位質量、填料投加比例、生物增加量等參數，填料投加過少會起不到強化的作用，但如果投加過多懸浮污泥系統又難建立，白龍港的進水水質濃度比較低，如果膜長得好的話，活性懸浮污泥長起來有一定的難度。通過中試試驗尋找平衡使得白龍港污水處理廠可以順利達標，針對白龍港的水質確定填料投加比在10%~20%、填料規格為Ø25×9mm、填料堆積個數為135256個/m³、比表面積﹥500m²/m³、空隙率﹥95﹪。同時對于泥齡的控制也做了分析研究，單一活性污泥和復合活性污泥對于出水的氨氮有明顯改善，且出水氨氮濃度相當的情況下復合活性污泥工藝的泥齡小于單一活性污泥法工藝，但對除磷影響較小。

編輯：周蕓

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