城市污水處理廠能耗分析及節(jié)能途徑

1、<p>　　城市污水處理廠能耗分析及節(jié)能途徑</p><p>　　【摘 要】污水處理是處理水污染的重要過程。采用物理、生物、及化學(xué)的方法對工業(yè)廢水和生活污水進行處理以分離水中的固體污染物并降低水中的有機污染物，從而減輕污水對環(huán)境的污染。目前城市生活污水排放已是中國城市水的主要污染源，城市生活污水處理是當(dāng)前和今后城市節(jié)水和城市水環(huán)境保護工作的重中之重，這就要求我們要把處理生活污水設(shè)施的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施

2、的重要內(nèi)容來抓，而且是急不可待的事情。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】城市污水污水處理能耗分析節(jié)能途徑 </p><p>　　中圖分類號：TE08 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　一．引言。 </b></p><p>　　污水處理工藝CCAS，即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（Continuous Cy

3、cle Aeration System），是一種連續(xù)進水式SBR曝氣系統(tǒng)。污水處理工藝CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式處理法）的基礎(chǔ)上改進而成。CCAS污水處理工藝對污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達標(biāo)排放。 </p><p>　　二．城市污水的主要分類。 &

4、lt;/p><p>　　按污水來源分類，污水處理一般分為生產(chǎn)污水處理和生活污水處理。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及醫(yī)療污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水，是指各種形式的無機物和有機物的復(fù)雜混合物，包括： </p><p>　　1. 漂浮和懸浮的大小固體顆粒; </p><p>　　2. 膠狀和凝膠狀擴散物; </p><p><b

5、>　　3. 純?nèi)芤? </b></p><p>　　按污水的性質(zhì)來分，水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當(dāng)前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據(jù)污染雜質(zhì)的不同而主要分為化學(xué)性污染、物理性污染和生物性污染三大類。污染物主要有： </p><p>　　1. 未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水； </p><p>　　2. 未經(jīng)處理而排放的生活

6、污水； </p><p>　　3. 大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水； </p><p>　　4. 堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾； </p><p><b>　　5. 水土流失； </b></p><p><b>　　6. 礦山污水。 </b></p><p>　　三

7、. 污水處理技術(shù)。 </p><p>　　現(xiàn)代污水處理技術(shù)，按處理程度劃分，可分為一級、二級和三級處理，一般根據(jù)水質(zhì)狀況和處理后的水的去向來確定污水處理程度。 </p><p><b>　　1.一級處理。 </b></p><p>　　主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，物理處理法大部分只能完成一級處理的要求。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般

8、可去除30%左右，達不到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級處理屬于二級處理的預(yù)處理。 </p><p><b>　　2.二級處理。 </b></p><p>　　主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質(zhì)（BOD，COD物質(zhì)），去除率可達90%以上，使有機污染物達到排放標(biāo)準(zhǔn)，目前使用比較廣泛的是短纖維，懸浮物去除率達95%出水效果好。 </p><p><

9、b>　　3.三級處理。 </b></p><p>　　進一步處理難降解的有機物、氮和磷等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。主要方法有生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法等。 </p><p>　　整個過程為通過粗格柵的原污水經(jīng)過污水提升泵提升后，經(jīng)過格柵或者篩率器，之后進入沉砂池，經(jīng)過砂水分離的污水進入初次沉淀池，以上為一級處理（即物

10、理處理），初沉池的出水進入生物處理設(shè)備，有活性污泥法和生物膜法，（其中活性污泥法的反應(yīng)器有曝氣池，氧化溝等，生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床），生物處理設(shè)備的出水進入二次沉淀池，二沉池的出水經(jīng)過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結(jié)束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法，混凝沉淀法，砂濾法，活性炭吸附法，離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設(shè)備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入

11、污泥消化池，經(jīng)過脫水和干燥設(shè)備后，污泥被最后利用。 </p><p>　　四. 污水處理廠的能耗分析。 </p><p>　　城市污水處理廠消耗的能源主要包括電、燃料及藥劑等潛在能源，其中電耗占總能耗的60%～90%。電能的消耗主要用于提升污水和污泥，生物處理的供氧和推動混合、污泥的穩(wěn)定和處理、專用機械設(shè)備的能耗、附屬建筑、廠區(qū)的照明等方面、用于污水生物處理過程的電耗大約占全廠用電的 70

12、%，污泥處理電耗占 20%，廠區(qū)照明及辦公室用電 10%。污水廠熱能的消耗主要用于污泥加熱及廠區(qū)供熱，一般用于污泥加熱的熱耗占全廠熱耗的 60%，消化池加熱占 30%，廠內(nèi)供熱占 10%。 </p><p>　　上海市政工程設(shè)計研究院羊壽生教授曾結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，對我國典型二級污水處理廠各單元過程作了能耗（電能）估算，估算結(jié)果以處理單位體積污水的耗電量表示（ ），對二級處理廠該值為0.266 ，污水廠規(guī)模按25000

13、 。我國典型的二級城市污水處理廠電耗（表2.1）中，污水提升能耗占總能耗的 10%～20%，污水生物處理能耗（主要用于曝氣供氧）占總能耗的 50%～70%，污泥處理占總能耗的 10%～25%，三者能耗之和占總直接能耗的 70%以上[2]。此結(jié)果表明，我國城市污水處理廠能耗主要用于污水、污泥的提升，生物處理的供氧，以及污泥處理這幾個工藝過程，其中污水生物處理和污泥處理的單元過程耗能量要占污水廠直接能耗的60%以上。 </p>

14、<p>　　表2.1 我國典型二級城市污水處理廠電耗 </p><p><b>　　五. 節(jié)能措施。 </b></p><p>　　根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將國內(nèi)已投產(chǎn)的污水處理廠進水水質(zhì)與現(xiàn)場排水水質(zhì)資料對比分析，提出合理的污水進水設(shè)計參數(shù)，避免取值過高，使構(gòu)筑物及設(shè)備過大，形成“大馬拉小車”，造成能源浪費。 </p><p>　　采

15、用合理的處理工藝是污水處理廠節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。 工藝是一項成熟工藝，在工業(yè)污水處理中運用較廣，在我國城市污水處理中也有運用。城鎮(zhèn)污水中含有較多的氮和磷，排入河流很容易引起水體富營養(yǎng)化，采用一般的二級生化處理效果不顯著，而 工藝?yán)貌煌奈⑸锓N群，使氮的去除率為60%～80%，磷的去除率為70%～90%。對較高和較低有機物濃度的城鎮(zhèn)污水，均得到良好的處理效果。從各種生物處理能耗表（見表3.1）可以看出，氧化溝法、延時曝氣能耗最高，高負荷生

16、物濾池能耗最低。從實際運行狀況看，氧化溝法出水水質(zhì)較好，運行穩(wěn)定；高負荷生物濾池出水水質(zhì)往往達不到較高標(biāo)準(zhǔn)；活性污泥法介于其間。 工藝處理出水水質(zhì)優(yōu)于活性污泥法，在能耗上較活性污泥法經(jīng)濟。因此， 工藝是最為經(jīng)濟有效的處理工藝。 </p><p>　　表3 .1各種生物處理能耗。 </p><p>　　鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)電耗一般占全廠電耗的40%～50%，曝氣池是二級生物處理廠耗能最大的構(gòu)筑物。最

17、根本的節(jié)能措施就是減小風(fēng)量，而減小風(fēng)量必須提高擴散裝置效率，降低污泥對氧的需求。采用微孔曝氣器微孔曝氣器可以減小氣泡尺寸，增大表面積，因而轉(zhuǎn)移速度高，節(jié)約風(fēng)量。微孔曝氣器，出氣量為8m3/(m·h)，氧利用率23%，是新一代高效、節(jié)能型曝氣裝置。與傳統(tǒng)的其他類型曝氣器相比， </p><p>　　微孔曝氣器具有布氣均勻、氧利用率高、動力效率高等優(yōu)點，而且具有通氣量大、充氣能力大、微孔不堵塞、使用壽命長等

18、特點。微孔曝氣器的使用大大降低了能耗。 </p><p>　　選擇風(fēng)機時，都要在計算需氣量基礎(chǔ)上加上一個足夠大的安全系數(shù)，以滿足最大負荷時的需要。所以在日常負荷下一般都要適當(dāng)減小風(fēng)量，負荷低時更應(yīng)如此，這不僅是節(jié)能的需要，也是防止過曝氣、保證處理效果的要求。 </p><p><b>　　六．結(jié)束語 </b></p><p>　　城市污水處理是

19、能源密集的高能耗產(chǎn)業(yè)之一,我國能源供需矛盾日趨尖銳,在保障污水處理量和尾水達標(biāo)排放的前提下,提高能源利用率,對緩解我國當(dāng)前的能源危機具有重要意義。因此在污水廠的建設(shè)過程中應(yīng)選擇合理的處理工藝，盡可能地使用節(jié)能設(shè)備及裝置，加強科學(xué)的管理，逐步實現(xiàn)污水資源化，才能使污水處理技術(shù)向低能耗、高效率的方向發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>

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21、》 ISTIC PKU2011年4期 </p><p>　　【3】白天喜 城市污水處理廠的能耗研究與節(jié)能分析[學(xué)位論文]2012 長安大學(xué)：市政工程 </p><p>　　【4】鄧超 城市污水處理廠(火用)分析方法和節(jié)能途徑初步研究[學(xué)位論文]2009 長安大學(xué)：環(huán)境工程 </p><p>　　【5】李為 城市污水處理工藝的能耗評價體系研究[學(xué)位論文]2010 西安