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隨著我國經濟的不斷發展，我國各地水廠的規模不斷擴大，用水量也不斷增加。我國各地的水廠基本都對供水系統進行了改造，以降低能源消耗。但是，還有一些水廠在生產的過程中，由于生產工藝、管理等等原因，使水廠的生產效率較低，對能源的損耗較大，使水廠的生產成本居高不下。不斷降低生產成本是我國各地水廠快速發展的重要的內在動力，因此，應當不斷采取多種有效措施，進一步實現水廠的節能降耗。從而有效降低水廠生產成本，提高水廠的經濟效益。

一、當前水廠節能降耗存在的主要問題

1、水廠電能損耗較為嚴重

首先，是水廠的水泵機組的電能損耗較為嚴重。目前，在我國的各類水廠中，水泵機組的應用較為普遍。在水廠的生產過程中，水泵機組消耗了大量的電能。由于設備、管理、技術等各種原因，我國水廠的水泵機組效率較低、能耗偏大、成本較高致。使泵站工程水廠的效益難以提高。究其根源，主要是由于供水量增長速度較快，供水管網改造也較快，但是，很多水廠水廠的水泵機組卻沒有及時進行同步改造，使很多給水廠的水泵工作揚程不斷下降，往往都是運行在低效區運行，使水泵的效率難以，造成大量電能的浪費。另外，還有一些水廠加壓供水的選泵配置不盡合理，也導致大量的不必要的電能浪費。

其次，是給水處理過程中的電能損耗較為嚴重。水處理過程中的電能損耗較為嚴重的主要原因，是由于資金和技術等制約，使我國的很多水廠自動控制技術較為落后，加藥及污泥處理工藝不完善，尚未建立起完善的儀表控制和計算機控制系統，難以滿足水廠節能降耗的需要。

另外，是水廠的清水池的電能損耗較為嚴重。水廠的清水池在自來水的生產過程中發揮著重要的作用，具有調節水量、蓄存、進行氯化消毒接觸的作用。但是，由于我國的一些自來水廠的設計的缺陷，使很多清水池有效容積不夠，無法滿足貯存的要求。另外，還有一些水廠在設計清水池時，往往都是從容量方面考慮，很少考慮通過抬高清水池內水位節約能耗，最終造成了清水池的電能損耗較為嚴重。

2、水廠藥耗水平居高不下

首先，是我國水廠礬耗過高。目前我國水廠大多數使用平流沉淀池，導致工藝處理時間較長。同時，加礬量也不夠合理。水廠的運行人員需要利用較長的時間，才能了解一定加礬量所對應的濾后水濁度，為了保證水質，水廠的運行人員會提高加礬量，這樣就增加了加礬耗。

其次，目前我國大多數水廠采用是液氯消毒，但是，在消毒過程中主要還是水廠的運行人員依賴水廠的運行人員的人工操作，難以有效降低氯耗。同時，對于我國的水廠來說，凈水構筑物體積一般都較大，與外界接觸面積廣，氯氣非常容易揮發，也產生了大量不必要的氯氣消耗，

二、促進水廠節能降耗的相關對策

1、采取多種措施，不斷降低電能損耗

首先，要通過對泵站進行優化，不斷降低水廠生產過程中的電能損耗。具體可以采用兩種方式。第一，可以考慮進行進行水泵的優選，利用水泵的優選不斷提高水廠泵站的運行效率，達到節約電能的目的?？梢圆捎脝l式方法、動態規劃算法、圖解法等水泵優選的方法。通過優選，可以在用水量和供水量發生變化時，使水廠的泵站運行始終保持較優的工作狀態，以達到節約電能的目的。

其次，要不斷優化水廠泵站的配電方案，不斷降低水廠生產過程中的電能損耗。目前，我國大多數水廠的泵站的供電系統主要包括供電系統接線方案、供電容量、供電點、供電電壓等。從總體上看，大多數水廠的泵站的供電系統比較落后，因此，有必要對水廠泵站的配電方案進行優化，具體可以從配電網無功補償方案優化變壓器選型、主電動機設計等方面來進行優化。

另外，要優化泵站變配電工程設計，不斷降低水廠生產過程中的電能損耗。由于資金不足和技術落后等等方面的原因，目前，我國國內的一些水廠還在采用上個世紀90年代的泵站變配電工程設計，大量是用三角型接線度手動投切裝置，在運行過程中的安全性和可靠性較差差。電容器組手動投切也難以起到有效的補償作用，基本上達不到無功補償以及節約電能的要求。因此，必須要不斷優化泵站變配電工程設計，將手動授切改為自動授切，降低線路的損耗，減少電費的支出，以達到節約電能的目的。

最后，要不斷降低電能損耗，必須有效清水池的電能損耗。一方面，我國各地的水廠要不斷優化自來水廠清水池的設計，提高清水池有效容積。在設計清水池時，不但要從容量方面考慮，還要考慮通過抬高清水池內水位，達到節約能耗的目的。另一方面，要改進清水池的工作過程。要采用異水位的設計方法，抬高池內水位，使清水池具有水量調蓄和抬高水位雙重作用。同時，目前我國很多水廠的清水池的工作過程比較落后，基本上都是采用活性碳吸附、反滲透、離子交換、微濾、電滲析等方法，消耗大量的電能。積極采用新的處理方法，減少能量損耗，降低水廠的生產運營成本。

2、優化生產流程和生產工藝，不斷降低藥耗

首先，要不斷降低礬耗。礬耗是自來水生產過程中的重要消耗之一，目前，我國的很多水廠采用的是手動加礬，在一定的程度上增加了礬耗。因此，可以考慮采用游動電流檢測儀進行輔助手動加礬控制，利用游動電流檢測儀分析濾后水濁度變化情況，并確定最佳的加礬，不但可以確保為用戶提供質量穩定一致的自來水。在相同的濾后水水質下，還可以可以大大降低加礬量。

另外，針對礬耗過高的情況，還可以要求水廠的技術人員與運行人員對原水異常波動以及水處理過程及時進行技術分析，通過分析總結經驗教訓，提高處理水平，為處理類似情況打下了良好的基礎。同時，還要積極對進行培訓，不斷提高水廠的技術人員與運行人員水處理技能，促進礬耗的不斷降低。

其次，要不斷水廠生產過程中的氯耗。目前我國大多數水廠采用是液氯消毒，要有效降低氯耗，必須采用其自動加氯系統。由前加氯與后加氯組成自動加氯系統，采用科學的流量比例控制。降低生產過程中的氯耗。必須避免不必要的氯氣消耗，可以采用降低首次氯的投加，確保二次氯的投加，不但可以降低氯耗，還可以確保自來水管網持續消毒效果和出廠消毒效果。

參考文獻

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1.2消毒工藝

要想保證水質安全，就應該嚴格控制消毒工作。一般來說，液氯消毒是各水廠的主要環節，應該從實際出發，參考具體的沉淀水、原水以及過濾水的水質情況，來確定相應的氯氣投加量。對于存在有機物、原水氨氮等較多的污染物情況下，則應該消耗更多的氯量。另外，夏季中存在繁殖較快的微生物、細菌情況以及冬季中存在較多的氨氮污染物等情況，都是使得氯氣消耗所增加的原因。另外，還受到相關的原水氯化物、pH值等方面的影響，根據經驗來說，一般都是將出廠水余氯控制在0.5～1.0ppm范圍。

1.3臭氧消毒工藝

針對臭氧冷卻水系統來說，主要涉及到間接和直接冷卻兩大類。對于簽核來說，主要要求使用純度非常高、不容易出現輻射的水為內環的水要求，外部冷卻水則是使用出廠水即可。要求出廠水的氯離子控制在50毫克/升內，就可以滿足冷卻設備直接應用于出廠水，否則，就應該使用間接冷卻技術。這主要是從防止設備腐蝕角度考慮，水質存在問題的冷卻水就能使得系統出現腐蝕情況。另外，在此工藝中，應該對于系統配件進行定期更換，保證臭氧發生器沒有出現生銹情況。

1.4加強水質監測

應該實時監測相關的氨氮、余氯、pH值以及濁度等方面的指標參數，化驗室應該進行相關準確的化學分析，除了進行國家飲用水的必要監測之外，還應該重點研究和分析相關的絮凝劑和消毒劑投加、原水水質等方面的檢測工作，能夠有效保證指導生產。另外，相關班組也應該對于水質檢驗進行定期和定項的檢驗。

2水廠節能降耗技術

2.1通過有效方法進一步降低電能損耗

第一，通過優化水廠的泵站，保證電能損耗在正常的生產過程中不斷降低。在進行優化水泵的過程中，應該從實際出發，目的是有效提高泵站的運行效果，使得電能盡量得到節省。在具體的優化方法中，可以采用相應的圖解法、動態規劃法以及啟發式智能方法等。在進行變化的供水量和用水量之間，保證泵站的運行具有最優的狀態，滿足省電要求。第二，泵站變配電工程設計過程應該進一步優化，保證電能損耗在生產過程中最低。考慮到水廠的技術以及資金方面的因素，有時候盡管采用了相應的電容器組手動投切措施，也不能進行有效補償效果，不能滿足有效的節電功能。所以，應該對于其泵站變配電工程設計進一步優化，能夠把手動授切改為自動的方式，使得線路損耗有所降低，電費支出也有所減少，滿足電能的節約要求。第三，對于水廠泵站的配電方案進一步優化，保證電能損耗的有效降低。當前從分析泵站的供電系統來看，在技術方面存在較為落后的缺點，所以應該通過配電方案的優化，保證能耗的有效降低。第四，清水池的電能損耗的優化也是減低能耗的有效手段。當前，針對水廠的清水池設計的優化研究比較多，主要就是通過清水池有效容積，來保證節約能耗的實現。同時，還應該對于清水池的工作進行改進。在進行內部的池內水位的抬高，可以通過異水位的設計方法提供，這樣使得滿足水位抬高以及有效進行水量調蓄工作的要求。

2.2優化生產流程和生產工藝，不斷降低藥耗

第一，應該保證礬耗程度進一步降低，對于生產自來水過程中的礬耗消耗來說，在大部分水廠中都是采用手動加礬的過程，這樣就無形使得礬耗有所增加。因此，在加礬控制中利用游動電流檢測儀加手動方式，能夠達到較好的效果，對于濾后水濁度變化可以利用動電流檢測儀進行測量得到，這樣就能保證加礬的最佳量確定，能夠有效保證為用戶提供質量穩定的自來水，同時還能有效保證加礬量的降低。第二，如果在水廠出現了礬耗過高的問題，應該對于相關的原水異常波動進行分析，要求相關技術和運行人員進行相關的處理，保證水處理的有效性，并且積極進行總結和分析，有效提高處理水平。另外，還要積極有效地參與培訓活動，使得水廠相關技術人員能具有較高的專業素養，保證有效降低礬耗。第三，可以通過相應的自動加氯系統，保證有效降低氯耗，針對水廠進行液氯消毒過程具有重要的意義。在相應的自動加氯系統中，主要包括前加氯與后加氯兩部分，能有效通過流量比例進行一定的控制，使得生產中的氯耗能夠進一步降低，有效避免產生多余的氯氣消耗。通過合理應用，能夠保證首次氯的投加的有效降低，保證二次氯投的有效性，能夠保證自來水管網具有良好的消毒能力，保證出廠水質的要求。

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1 概述

自來水廠是城市企業的用電耗能大戶。在自來水廠的能源消耗成本中，電力消耗占了很大一部分，幾乎占了整個能源消耗的95%以上。而在整個電力消耗中，機泵設備用電量又占到了95%～98%。其他輔助設備，如風機、電動閥、排泥機等等，耗能才占用2%～5%。所以，自來水廠降低成本，減少能源消耗的重點在于機泵設備的節能降耗。節能降耗可以有效地減少資源浪費，提高資源的利用率，對于建設綠色生態的節約型社會發揮著重要的作用。同時，節能降耗還有利于降低企業的成本，提高經營效益。因此，如何降低機泵的能源消耗從而做好自來水廠的節能降耗工作具有現實的意義。

2 機泵設備效率下降、能耗增多的原因

機泵設備廣泛地運用到社會生活的各個領域，其將機械能變為液體能量從而達到抽送液體的目的。一般來說，機泵可用于城市供水、污水系統、化工系統、石油工業系統等。但在長時期的使用過程中，由于腐蝕、銹蝕、空蝕的作用，使泵輪與泵殼表面變得凹凸不平，摩擦系數增加，機泵電耗增加，效率降低。具體來說，首先，在長期的水流沖刷下，流道內壁和葉輪過水面變得粗糙，內流道的阻力增大，使得效率降低。其次，葉片背水面運行時產生負壓，從而產生氣穴和蜂窩表面，在電化學腐蝕的作用下，葉輪表面產生汽蝕，從而使能耗增加。再次，由于投加的藥物或水質原因使得泵殼內積垢，嚴重的可使泵殼壁厚度增加，從而降低水力效率。最后，機泵加工工藝粗糙、容積損失和機械損失都會使水泵性能變差，降低機泵運行效率，增加能耗。

3 機泵設備節能降耗措施

3.1 了解機泵設備節能原理，選擇高效、范圍寬的設備

目前，大部分自來水廠都使用的離心泵。離心泵的工作原理主要是在水泵開動前，將泵和進水管灌滿水，待運行后，在葉輪高速旋轉產生的離心力作用下，葉輪流道里的水被甩向四周，壓入蝸殼，葉輪入口處形成真空，水池里的水在大氣壓下沿吸水管吸入，填補這個空間。而吸入的水又通過蝸殼被葉輪甩出。所以，關鍵作用在于離心泵葉輪的高速旋轉，通過連續吸水、壓水，使得水向上推壓。如果葉輪片和泵殼的構造好，水流狀態也會更好，機泵的效率就會更高。因此，可采用具有良好葉輪片和泵殼構造的機泵設備，更換效率低的水泵，選擇高效、范圍寬的設備，使機泵始終運行于高效區間，提高機泵效率，降低能源消耗。

3.2 提高機泵節能降耗的控制水平

對于機泵節能降耗技術，早期的控制方法就是關閉閥門，降低輸出減少功耗。后來，運用變頻調速節能控制技術，使得機泵技能走向了科學化和智能化。變頻調速是調速技術中最好的一種，能有效地解決機泵能耗問題。變頻調速主要是針對裝置的運行負荷偏低，設備負荷過大的情況，但變頻調速器價格較高，維修技術要求也很高，所以，自來水廠需要針對實際情況選用變頻調速器。

3.3 合理調度，優化機組運行

根據自來水廠所使用的機泵設備的運行情況，對機泵進行單獨的性能測試，分出性能和功效不同的機泵，并根據各自機泵的性能進行科學地調度使用。比如，可將效率低的機泵僅用作水量和壓力的調節，不作主力機使用。而將高效區間開闊，適用于偏低揚程大流量的機泵當作主力機使用。另外，有些機泵高效區雖然較窄，但在偏高揚程的條件下，工作性能較好，可在白天高峰供水時使用。因此，根據不同機泵的性能和功效合理地調度使用，優化整個機組的運行，可有效地降低能源消耗，同時降低機泵的損耗，最大限度地提高機泵的效率，延長使用期限。

3.4 葉輪切割改造

目前，大多數自來水廠的機泵配置不合理，主要原因在于機泵揚程偏高、機泵特性曲線不吻合，從而使得機泵效率過低。這種情況下，對葉輪進行切割是最簡單的方法。葉輪的切割是針對少數運行不合適的機泵進行的改造措施。其需要根據具體的參數，計算切割量，從而改變葉輪外徑，葉輪切割后，電流降低，可有效地節約電力，而且由于葉輪外徑改變使得機泵特性曲線變化，從而機泵運行達到實際所需的高效區間，并達到節能的目的。因此，對葉輪的切割改造在自來水廠的節能降耗工作中廣泛地運用。

3.5 采用高分子噴涂材料和新的密封技術

機泵在工作中由于腐蝕、銹蝕、空蝕的作用，還有機械磨損、容積損失、水力損失等原因，使得葉輪表面和機泵摩擦阻力增大，降低了機泵的工作效率。因此，可使用噴涂材料和密封技術有效地解決這個問題。一方面，既然機泵、葉輪表面摩擦阻力增大會使能耗增大，可通過在葉輪表面噴涂高分析材料，使其表面形成光滑表層，降低水泵在工作過程中用于抵抗摩擦阻力的能量消耗。這種通過噴涂材料達到的光滑表層，可以減少泵內流體的分層，降低泵內的容積損失，降低電力消耗。而且，一般來說，高分子材料都具有抗腐蝕的性質，可提高機泵的使用效率。另一方面，可采用新的密封技術減少由于克服摩擦阻力而增加的能耗。具體來說，可將注入式的密封填料用專用的油壓諸如水泵填料函內，在機泵工作過程中，部分填料就會附著在軸套上，從而形成“旋轉層”，而另外的填料則與機泵填料函接觸，形成“不動層”，這樣就避免了軸套的磨損，減少機泵的能量損耗。

4 結語

自來水廠作為城市生活賴以生存和不可或缺的企業，由于其用電量和能源消耗大，開展節能降耗工作十分重要。機泵作為自來水廠能耗最大的設備，實施有效的節能降耗措施能夠達到自來水廠節能降耗的目的。所以，可針對機泵設備的能源消耗原理采取了一系列節能技術和方法，根據自來水廠的實際情況進行科學的改造，最終達到節能降耗的目的。

參考文獻

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[A].水行業節能減排經驗交流技術研討會[C].2008，（6）.

[3] 蘇勇文.淺談自來水廠水泵、變壓器節能降耗技術

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1、自來水制水工藝。制水工藝過程分別幾個步驟，取水-制備與投加藥劑-混凝-平流沉淀-過濾沉淀-送水。制水工藝采用最新的深度處理工藝，從而達到最新的國家標準要求。自控儀表設備選取分布式集散控制系統，與先進的計算機控制技術、網絡技術相結合，實現整體生產工藝的自動化管理控制，為自來水廠創造更高的生產效率及出水質量。

2、自來水自控系統組成。從整體自動控制系統的多個控制站考慮，可以選擇任一個一級控制站作為代表，分析PLC在控制站中硬件和軟件的設置。其中，PLC的硬件配置包括擴展型基架和CPU、電源、數字量輸入輸出、模擬量、通訊五大模塊共同構成，其中，CPU和電源模塊在左端插槽，其它模塊可隨意安裝。按照實際情況設置基架撥號，通常情況下采取16進制，不過0號主基架撥碼例外，必須把統一設置成“off”狀態。

二、自來水廠節能降耗中自動化控制系統的應用

1、取水泵站自動化控制系統的設計。取水泵站一共有4臺取水泵（其中2臺變頻泵及2臺定速泵，3用1備），主要為整個水廠進行原水的供應，是電量的主要消耗站之一，也是水廠控制電量的關鍵部位。為保證最大限度降低電耗，需把水泵分為兩個組：運行的變頻泵設定為變頻泵組，另一臺變頻泵及定速泵設定為定速組。每次運行均至少開啟一臺變頻器，當運行變頻泵設定時間到時，且另一變頻泵不運行時，將自動切換至另一變頻泵。自控系統將根據清水池水位增減相應的水泵。

1.1取水變頻泵的頻率調整。原水變頻泵的運行頻率要介于最小和最大頻率之間，頻率限定值在SCADA系統中設定。PLC記錄變頻泵停止前的頻率，以便于變頻泵再次啟動后保持之前的頻率。

1.2定速泵的啟動數量。定速泵的啟動數量由變頻泵的運行頻率決定，為了更好地控制定速泵的數量，需要定義兩個限定值：限定值1：啟動一臺定速泵時變頻泵頻率，限定值2：停止一臺定速泵時變頻泵頻率。

2、加藥加氯系統自動化控制設計

2.1加藥系統。加藥系統主要節能控制點在于控制藥耗。水廠加藥系統主要用于控制聚合氯化鋁的投加，為保證系統的節能降耗，主要控制在于精確計算氯化鋁的投加量。樂從水廠設計3臺加藥計量泵，計量泵的速度需通過PLC計算并直接通過通信進行速度控制給定。

2.2加氯消毒站程序設計。整個水廠的加氯系統由氣源系統，真空加氯系統，壓力水供應系統，電氣、控制檢測儀表系統，氯氣泄漏檢測及安全防護系統組成。為了掌握加氯是否處在手動或自動加氯狀態，在加氯機中引出了加氯機的手動/自動選擇信號。

（1）前加氯控制設計。前加氯機的控制方式：前加氯的作用主要是防止藻類和破壞膠體，所以前加氯一般根據原水流量按比例投加：加氯機開度控制=源水流量（m3/h）*投加量（kg/km3）/1000，共設置兩臺前加氯機，一用一備。當使用加氯機故障時，在SCADA上發出警報，并自動切換至另一臺備用前加氯機，

（2）后加氯控制設計。后加氯主要作用是保證出廠水中余氯含量，起到清水池及出廠水管道消毒作用?？刂品绞饺缦拢杭勇葯C開度控制=流量主控制量+余氯控制量流量主控制量=濾后水流量或源水流量（m3/h）*投加量（kg/km3）/1000

（3）余氯控制量根據濾后水余氯高低進行控制，控制范圍規定在流量主控制量的±5%。當余氯高于SCADA中設定的余氯值時，每分鐘余氯控制量-0.2kg（可以SCADA中設置）當余氯低于SCADA中設定的余氯值時，每分鐘余氯控制量+0.2kg（可以SCADA中設置）本工程共設置2臺前加氯機，一用一備。當使用加氯機故障時，在SCADA上發出警報，并自動切換至另一臺備用前加氯機。

3、沉淀池排泥系統自動化控制設計。沉淀池排泥系統主要由排泥閥、排泥車組成。該環節的節能控制關鍵點在于排泥過程中合理排水，在污泥排放時盡量減少不必要的排水。

3.1沉淀池排泥閥控制。沉淀池排泥閥周期性排泥：排泥周期可設定；各排泥閥開閥時間可設定。排泥周期可設定：用戶可根據原水水質進行排泥周期的設定，合理減少排泥時間。各排泥閥開閥時間可設定：用戶可根據平流沉淀池的具體特性，設置各閥門的相應開啟時間。

3.2排泥車控制。沉淀池排泥車的過程控制：由于沉淀池長度約100m，長度較長，而按照沉淀池的沉泥規律，從沉淀池的進水到出水，池底所沉積的泥厚度按從多到小逐步遞減的規律進行，因此，為了達到排泥車的排泥效果而又減小不必要的排水浪費，排泥車的行走電機可采用變速電機，在沉淀池的進水端采取慢速行走，而在沉淀池的出水端采取快速行走，或排泥車的行走電機為定速電機，排泥車從沉淀池的進水端前行全程1/3，后退至沉淀池進水端，再從進水端排泥至出水端，空車返回。

4、送水泵站自動化控制設計。送水泵房一共有4臺清水泵，分別為2臺變頻泵及2臺定速泵組成。正常使用時為3用1備。每次運行均至少開啟一臺變頻器，當運行變頻泵設定時間到時，且另一變頻泵不運行時，將自動切換至另一變頻泵。系統分為兩個組：運行的變頻泵設定為變頻泵組P401A/C，定速泵P401B/D設定為定速組。運行的變頻泵的頻率根據出廠水壓力設定值調整。定速泵啟動的個數根據變頻泵的頻率決定啟動臺數。

4.1加壓變頻泵的頻率調整。加壓變頻泵的頻率根據SCADA設置的壓力值進行PID恒壓控制，PLC不斷調整變頻泵的頻率。變頻泵的頻率及頻率閥值以Hz表示。

4.2增加變頻泵頻率。變頻泵頻率由用戶設定壓力值及實際管道壓力計決定。PLC通過PID運算調整變頻泵頻率，當管道壓力小于用戶設定壓力時，變頻泵頻率將增加。

4.3減少變頻泵頻率PLC。通過PID運算調整變頻泵頻率，當管道壓力大于用戶設定壓力時，變頻泵頻率將減少。

4.4定速泵的啟動數量。定速泵的啟動數量由變頻泵的運行頻率決定。為了更好的控制定速泵的數量，需要定義兩個限定值：限定值1：增加一臺定速泵時變頻泵頻率；限定值2：停止一臺定速泵時變頻泵頻率

4.5啟動一臺送水定速泵。當變頻泵的頻率高于等于限定值1（例如48.5Hz）并且至少有一臺定速泵可用時啟動一臺定速泵。

4.6停止一臺送水定速泵。當變頻泵的頻率低于限定值2（例如35Hz）并且至少有一臺定速泵運行時停止一臺定速泵。

結束語

自來水生產具有獨有的特性，其連續性、不可替代性及不間斷性要求自動化控制系統具有較高的可靠性、高速性以及穩定性，必須要選擇增強型的處理器。自動化系統在自來水廠中的應用有廣泛的發展，可以有效的保證水質，提高自來水廠的處理能力。

參考文獻

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城市污水處理是高能耗行業，其能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個方面，其中電耗約占總能耗的60%～90%，電耗也成為了污水處理廠運行成本的主要組成部分。2011 年，我國城鎮污水處理廠用電量約為100 ×108kW?h， 約占全國社會總用電量的0.2%。污水處理廠電能主要消耗在污水污泥的提升、生物處理的供氧、推動混合、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區照明等方面。其中曝氣能耗最大，約占到整個污水處理廠能耗的一半左右，此外，污泥處理環節能耗也不容忽視，我國污水處理廠在該環節的能耗約為3%～5%左右，與日本、美國等發達國家20%～30%相比有很大差距，這也反映出我國的污泥處理工藝和設備還有待進一步完善。城市污水處理廠處理單元能耗分布情況見表1。

表1 污水處理廠處理單元能耗分布

2 城市污水處理廠節能降耗途徑分析

從以上分析可以看出，我國城市污水處理廠的能耗分布主要在污水提升、處理以及污泥處理等單元，包括設備的電能消耗、污水處理和藥劑消耗等，因此，我國城市污水處理廠節能的途徑選擇應該是在曝氣和泵領域、污泥處理以及日常運行的節能設計優化等等。

2.1 污水提升泵站節能途徑

污水提升泵在整個污水處理中是主要的耗能設備之一，因此，具有優化提升泵站設計能夠產生較大的節能效果。目前國內城市污水處理廠泵的能量高消耗主要由于電機效率不高、設計的運行能力超過了實際水量所需的能量、水量波動以及運行控制不良等原因所致。提升泵的優化節能主要途徑有改工頻泵為部分變頻泵作為調速泵；所有提升泵都是變頻泵，如紹興污水處理廠通過提升水泵變頻技術改造，節能達到12%；多級動態液位控制策略技術。在實際運行過程中通過轉速加臺數控制法，實現定速泵平均流量運行；當水流出現較大波動時應該適時增減運轉臺數，調速泵變速運轉來適應水流量的變化；定期對水泵進行維護，以減少摩擦降低電耗。水泵的節能降耗最關鍵的是要提升泵的運行效率，在采用上述方法之外在泵設備上下功夫外，還需要加強日常的管理和高程布置等，結合污水處理廠的實際運行情況不斷的總結最佳運行條件，以實現效率的最大化。

2.2 曝氣設施節能途徑

曝氣機是污水處理廠耗能最多的設備之一，降低污水處理廠的能耗關鍵是要做好曝氣機的節能。在污水處理曝氣環節的操作主要有風機、空氣擴散、控制以及動力等方面，現實中造成曝氣過高能耗的原因主要有設備容量過大、操作效率低等等，因此，可以通過優化曝氣系統和智能控制來實現曝氣機的節能降耗：考慮曝氣機動力效率、氧利用率、堵塞故障以及工程造價等因素來合理選擇曝氣裝置；選擇漸減式曝氣布置，如第1～3 段分別按照35%、30%、25%進行布置；選擇溶解氧自動控制系統來實現對溶解氧濃度的控制；選擇變頻器來改變交流電機的轉速方式對風機流量進行控制，實現風機的節能。

2.3 污水處理節能途徑

污水處理環節的能耗主要產生于污水預處理和生化處理，其中預處理階段主要包括格柵、沉砂池，生化處理階段的主要能耗單元是曝氣系統（之前已作論述）。這里重點探討污水預處理環節的能耗。首先是做好格柵的安裝，雖然整個格柵本身在污水處理過程中的節能空間不大，但對后續其他設備的降耗起著重要作用，需要做好格柵的安裝，一般會選擇將格柵安裝在污水處理廠的前段或者污水渠道、泵房集水井的進口處，以此來實現對較大漂浮物的截留，減少堵塞，保證污水設施的正常運轉。曝氣沉沙池由于曝氣設備的使用而產生較高能耗，因此沉砂池的設計一般應選擇平流式和旋流式。

2.4 污泥處理節能途徑

污泥處理單元是產生能耗較大的部分，既要做好該部分的節能降耗，也需要探尋污泥資源的二次利用，因此污泥處理系統的節能主要著眼于污泥的處理和資源的回收階段。首先是污泥處理方面，目前主要包括污泥的濃縮、穩定和脫水三個環節。其中，污泥濃縮應優先使用生物氣浮技術來代替簡單的重力氣浮，以提升濃縮效率、降低能耗的效果；污泥的穩定主要有厭氧、好氧和堆肥處理，當然也有許多未經穩定處理就直接進入了脫水環節。一般厭氧消化后可以產生沼氣來彌補穩定環節的能量。污泥脫水有機械脫水和自然脫水兩種方式，目前大多選擇的機械脫水，機械脫水的主要能耗是電耗，一般使用離心脫水的電耗較低，但對污泥的預處理效果要求高，還容易磨損，還需要在實踐中探尋新的脫水工藝，提升節能降耗效果。此外，要做好污泥的回收再利用，污泥中大部分成分是揮發性有機物，在日本，60%污泥可以經由厭氧消化削減，每噸揮發性有機質可產生約680m3 的沼氣，利用磷酸型燃料電池殼獲得污水廠約50%的能源。污泥的回收途徑一般有兩種：利用污泥焚燒產生的熱能、厭氧消化氣的利用。

2.5 藥劑消耗節能途徑

藥劑消耗雖然在整個污水處理廠中所產生的能耗比例不大，但在污泥消毒、調理和除磷等環節也存在一定的節能空間。首先是除磷方式的選擇，一般會使用無需投加藥劑、污泥產量又少的生物除磷技術，但這項技術工藝較為復雜，需要在實踐中不斷的加以完善。如果選擇化學除磷，可以嘗試使用高分子混凝劑除磷，能夠有效降低藥耗；污泥調理是為了進一步提升污泥的脫水性能，通常有選擇化學調理和物理調理兩種工藝；污泥的消毒可以推薦使用輻射技術，無需高溫高壓，是污泥消毒的新技術，有利于污水處理廠的節能降耗。生物消毒由于不需要投加藥劑，也是目前國內大多數污水處理廠選擇的污泥消毒方式，這一工藝需要進一步提升污泥的脫水性能，以減少后續污泥脫水環節的能耗和藥耗。

3 加強日常生產經營管理

污水廠的節能降耗滲透于日常的生產運營管理的方方面面，加強日常生產經營管理也是污水處理廠的節能降耗的重要舉措。首先是加強教育培訓，提升人員的節能意識，樹立節能生產理念；其次是做好日常的生產經營成本分析，通過對城市污水處理廠各個處理環節的能耗分析，準確掌握不同單元的具體能耗，從而有針對性的提出控制能耗的重點環節；再次是建立節能降耗目標，把節能降耗目標設置于各個環節，對于完成預期目標的給予一定的獎勵，從而激發大家開展節能降耗的積極性。

參考文獻

篇6

1.污水處理廠能耗情況

我國污水廠使用的處理工藝并不相同，而且實際能耗數據也有較大差別。根據資料統計，在不進行污泥處理的情況下，污水處理耗電量為0.16-0.29kW?h/m3，而通過我國學者的研究，使用卡魯塞爾氧化處理工藝的耗電量為0.21kW?h/m3。通過趙傳義進行優化改良的A2/O污水處理工藝，處理每噸水耗電量只有0.15kW?h，可以看出該方法節能效果非常優秀。根據城市污水處理平均電耗統計，我國現階段平均電耗已經達到0.31kW?h/m3，能耗要遠超發達國家污水處理能耗。以0.31kW?h/m3為基礎進行計算，在2014年我國污水處理量就將達到1.36億m3/d，而耗電量就將接近4216萬kW?h/d。以上海某污水處理廠在2014年的生產成本進行計算，該廠滿足二級排放標準，生產成本0.489元/m3，經營成本0.285元m3，以此標準計算，在2014年度，該廠需要承擔的生產成本為5986萬元/d，經營成本為3436萬元/d，年生產成本為229億元，年經營成本為136億元，與2010年總運行費用相比，約有24.5%的增長。

2.污水處理廠節能技術與發展途徑

2.1能量利用審核

通過能量利用審核，可以為污水處理廠正常生產經營提供準確的數據，并且為污水處理技術改造方案選擇提供參考。通過生命周期進行污水處理的成本分析，并對處理系統與單元組件進行優化，實現降低污水處理能耗與成本的目標。通過能力利用評價審核能量利用效果，并且輔助污水處理廠進行設備維護，使設備可以及時進行改進或更換。能量審核評價包括兩步，其一是可行性研究，需要對技術方案進行整體性評估，并且完成初步的設計，明確項目范圍，成本、財政評價等資料；其二是對設計工程進行詳細標注，根據在線監測系統對改造后實際效果進行判斷。根據工程前期情況進行研究，審核污水處理廠的全部工作流程，保證其單元具有良好的節能降耗效果。

2.2反應器在線數

未來城市規模將不斷增長，污水處理量也會隨之增長，為了承載工業廢水與大雨的沖擊，在運行階段需要所有反應器容積維持在線狀態，這種情況會導致活性污泥系統維持在低負荷狀態。如負荷率處于正常水平，則污水處理的能量使用效果也會有所上升。例如旱季進行污水處理時，如果生物反應器維持2個以上運行狀態，則需要對污水處理進行合理分析，評價停止一部分生物反應器后，是否會影響污水處理廠的正常負荷，經研究表明，在旱季停止部分反應器后，仍然可以保證污水處理廠的正常運作。

3.節能降耗設備改造

3.1曝氣組件

根據美國80年代北美地區資料統計，當年北美地區曝氣設備能耗為1.4×106kW，在這其中，曝氣系統消耗的能源約占污水處理廠總能源消耗的45%-75%，所以，曝氣組件的節能改造是污水處理廠節能降耗的重要內容之一。擴散曝氣系統是最為常見的充氧方式，設備實際充氧能力受多種因素影響，其中包括池體形狀、曝氣類型、安裝深度、氣壓、溫度、污水特征等。OTE是判斷曝氣系統效率的核心指標，通過改善OTE，可以提高系統能量使用效率，而影響OTE的因素包括水深、水質、氣泡、風速、密度、堵塞情況等。OTE受生物反應擴散器數量影響，數量越多，OTE也會有所提高，部分污水處理廠根據反應池大小設計曝氣器位置，也有部分污水處理廠將曝氣器的微孔更換為粗孔，通過這些方法，均可有效提高污水處理用電效率。部分曝氣頭在更換完成后，每年可節約用電費用120000美元，經計算，投資僅需3年即可回收。在進行混合液懸浮處理時，可以通過高效率的混合設備取代曝氣設備，通過這種方法，不僅可以提高處理效率，還可以使能量需求降至合理范圍。

3.2水泵

水泵設備在活性污泥處理中經常使用，其中包括提升泵、回流泵、內回流泵、污泥泵。根據北美地區實際運行效果，水頭提升降低0.4m，即可節約成本0.0415美元/（m3?d）。為了保證水泵運行效果，可以采取以下措施進行改造。水泵在運行階段，需要維持在高效區間，兩臺泵設置85%額定流量，代替3臺泵55%額定流量；合理調節水位，使水泵啟閉次數降低，穩定出水水流；使用大型水泵優化運行功率。

4.結束語

為了實現可持續發展戰略目標，我國一直堅持加強污水處理技術水平。污水處理廠高能耗的問題，已經影響了污水處理技術優化的效果與速度，為了降低能耗，需要了解污水處理節能降耗技術的發展方向，并且積極吸收國際優秀節能污水處理技術，通過高水平的技術應用，實現污水處理廠的節能降耗目標。 [科]

【參考文獻】

[1]王洪臣.中國污泥處理處置技術路線的初步分析[J].中國建設信息（水工業市場），2010，12（7）：12-14.

篇7

城市污水處理廠是解決城市水污染問題最有效和最重要的措施，由于許多城市污水處理廠在建設過程中重點考慮了處理工藝的穩定性及工程投資等問題，而忽視了運行成本，造成處理廠建成后運營成本過高而不能正常運行。因此，對污水處理廠設計和運行管理進行優化，對降低費用、節約處理成本十分必要。

1、污水處理廠的能耗分析

目前，城市污水處理廠大多采用以生物處理工藝為主的二級或三級處理，通常包括預處理、生化處理和污泥的處理處置3部分。污水處理廠的能源消耗包括電、燃料及藥劑等方面的消耗。國內外眾多污水廠能耗分析表明，污水提升泵、曝氣系統和污泥加熱設備是主要的能耗設備。對于一般的二級處理工藝而言，提升泵的耗電量占全廠用電的10%～20%，曝氣系統占50%～70%，污泥處置（消化、脫水）占10%～25%，三者的能耗綜合占直接能耗的70%以上。因此污水處理廠的節能重點在于提高提升泵、曝氣系統和污泥處理的用電效率，減少能耗。

2、節能降耗措施

2.1 工藝節能

（1）合理選擇設計參數

將現狀已投產運行的污水處理廠進水水質與現場排水水質資料對比分析，提出合理的污水進水設計參數，避免取值過高，使構筑物及設備過大，造成能源浪費。

（2）采用合理的處理工藝

采用合理的處理工藝是污水處理廠節能的重要環節。項目所選工藝流程經應過多方案比選，選用污水處理效果好，節約能源的工藝、技術。目前，城市污水處理廠常用的生物處理工藝有傳統活性污泥法（ASP）、AB法、A/O、A2/O、經典SBR及其改進工藝（如CASS和ICEAS）、氧化溝、BAF等，其工藝比較見表1。

表1 主要生化處理工藝比較表

污水處理廠在設計時除考慮不同工藝各自特點的同時，還要結合項目所在地的氣溫、地形、電價、征地費用及項目自身的情況、原水水質情況、出水達標要求、污泥處置情況等進行綜合考慮，選取技術上合理、經濟上合算、易于管理、運行可靠，且有利于近、遠期結合的工藝方案，使能耗最低。

（3）污泥處理系統的節能

污泥處理系統包括污泥的脫水和污泥的穩定。目前污泥脫水設備有真空過濾機、板框壓濾機、帶式壓濾機和離心機。前兩者需要投加無機絮凝劑，通常為鐵鹽、石灰或鋁鹽；后兩者主要用有機高分子絮凝劑。真空過濾機運行穩定可靠、脫水泥餅性狀好、管理方便，但耗電量大；板框壓濾機間歇工作，操作簡單，泥餅量最少，但生產率低；離心機適用于難脫水的污泥，不散發臭氣，但由于轉速高，設備磨損大；帶式壓濾機生產率高，運行穩定，可連續運轉，耗電最低。因此脫水設備應綜合考慮污泥處置方法、污泥性質、處理廠規模等，從而實現節能。

（4）節約藥耗

污水廠常用的藥劑主要是PAC、PAM等絮凝劑。在加藥系統中采用高精度的計量儀表和投加設備。加藥系統均采用復合環控制方式。絮凝劑投加量先根據流量進行比例投加，再通過FCD、出水濁度檢測的反饋信號對其進行調節，以達到最佳投加量。采用復合環控制系統能使水廠的加藥量始終處于最佳值。

（5）其余節能措施

污水廠平面布置應嚴格控制處理工藝流程的總水頭損失，以降低進水的提高度，達到節能目的。

對處理構筑物進行合理的分組，在非滿負荷的條件下，可用兩組或三組并聯運行，減少了各段之間的水頭損失，達到節能的目的。

2.2 設備節能

（1）提升泵的節能

提升泵的電耗一般占全廠電耗的10％～20％，是污水廠的節能重點。提升泵的節能首先應從設計入手，進行節能設計；污水廠投產后，通過加強管理或更換部分設備進行節能。

1）精確計算水頭損失，合理確定泵揚程

從泵的有效功率NU=γQH，可以看出當γ、Q 一定時，NU與H 呈正比，因此降低泵揚程節能效果顯著。

工程設計時為降低水泵揚程可采取以下措施：總體布置緊湊，連接管路短而直，盡量減小水頭損失。

2）流量調節方式

污水廠進水量往往隨時間、季節波動，由軸功率N=NU/η1 (η1為泵運行效率)可以看出，一定流量揚程下NU 是一定的，而泵的軸功率直接由η1 決定，所以應選擇合適調控方式，合理確定泵流量，以保證泵始終高效運轉。另外可通過設置多臺水泵和變頻調速措施使水泵長期運行在高效段范圍內。

（2） 曝氣系統的節能

鼓風曝氣系統電耗一般占全廠電耗的50％～70％，是全廠節能的關鍵。最根本的節能措施就是減小風量，而減小風量必須提高擴散裝置效率，降低污水對氧的需求。

1）改進布置方式

傳統的曝氣池，曝氣管是單邊布置形成旋流，過去認為這種方式有利于保持真正推流，另外可以減小風量，但經過多年實踐與研究發現，這種方式不如全面曝氣效果好。全面曝氣可使整個池內均勻產生小旋渦，形成局部混合，同時可將小氣泡吸至1/3 到2/3 深處，提高充氧效率。

2）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，因而轉移速度高，節約風量。天津東郊污水廠和紀莊子污水廠均采用微孔全面曝氣，比穿孔管節電20％以上。

3）風量控制節能

選擇風機時，都要在計算需氣量基礎上加上一個足夠大的安全系數，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減小風量，負荷低時更應如此，這不僅是節能的需要，也是防止過曝氣、保證處理效果的要求。而進行風量控制是曝氣系統效果最顯著的節能方法。根據已有工程運行經驗，采用DO 控制風量可節電10％～30％。

（3）其他措施

1）按照國家有關技術政策要求，采用高效節能設備，特別是部分關鍵工序采用數控設備及專用設備，以提高工效，節約能源并保證產品質量。

2）應用變頻技術使電機運行狀態由輕載轉變為接近新條件下的額定負荷量，使效率和功率因數提高，從而達到節能的目的，變頻技術節電率可達21%。

3）加強設備、電氣維修保養，使設備在最佳狀態先運行。

4）加強維修、操作人員的培訓，力求全面掌握設備的使用、操作性能，通過提高設備的使用效率，達到節能的效果。

3 節能發展趨勢

污水廠的節能減排是一項綜合性工作，設計到工藝、設備及其它諸多環節。因此，污水廠的節能技術應從工藝設計、設備選型、運行管理等各個環節入手，處處樹立節能意識，不斷開發研究節能新工藝；設計人員應加強學習，提高自身水平；污水廠要建立能耗績效的管理評價體系，在實踐中總結節能經驗，同時借鑒國外先進管理經驗，提高污水處理廠的運行管理水平，使污水處理技術由高能耗向低能、高效的方向發展。

參考文獻：

[1]高旭，龍騰銳，郭勁松.城市污水處理能耗能效研究進展[J].重慶大學學報：自然科學版，2002,25（6）:143-148.

篇8

城鎮污水處理廠的能量是推動各生物反應池及污水處理廠正常運轉的必要條件，其能量消耗大體可以分為兩類，即直接能耗和間接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝氣系統、機械攪拌、污泥回流泵，污泥脫水等的電耗以及污泥消化投加的熱能等； 間接能耗包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等外加耗材生產過程所需的能量。

2、污水廠各處理單元節能降耗優化運行方法探討

2.1 提升泵房單元節能優化技術探討

污水提升泵的節能應首先從設計過程著手，考慮進行節能設計，根據管道系統的特性曲線正確科學地選擇水泵，讓水泵保證在其高效段工作，合理利用地形，減少污水的提升高度來降低水泵軸功率。

其次水泵配套電機的選擇也非常重要，選擇與水泵負荷相匹配的電機可使電機保持高效運轉，雖然高效率電機價格比標準電機價格高15%～25%，但其運行維護費用低，投入運行后該部分投資可以很快回收。因此，在污水處理廠設計或升級改造工程中，可優先選用高效電機。

2.2 生化處理單元節能優化技術探討

目前我國生化處理單元采用的技術仍然是以A/A/O 脫氮除磷工藝、氧化溝及SBR（ 序批式活性污泥法） 三大工藝為主。處理單元節能降耗主要涉及3個方面： 曝氣系統（主要） 、回流系統及藥劑投加系統。

A/A/O 脫氮除磷工藝，SBR 工藝基本上都是采用微孔曝氣，氧化溝工藝多采用轉刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進行機械曝氣。

微孔曝氣系統所需空氣量由風機提供，羅茨鼓風機和TURPO 風機是當前污水處理廠中常用的鼓風機。羅茨風機通過變頻器來實現節能，一般為中小型污水處理廠所采用，并且運行時必須采取相應的隔音措施。而TURPO 風機則利用其配套的MCP 控制開關柜，通過在線監測實時數據，結合進水流量情況進行風機導葉開度及開啟臺數的控制，對曝氣量進行控制，避免風量浪費導致能耗過高。另外微孔曝氣的曝氣裝置也是其重要組成部分，該裝置材料的選擇可提高氧氣利用率，例如近年來被我國污水處理廠廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴散出的微小氣泡直徑為1.5～3.0 mm，具有較高的氧利用率和動力效率，逐步淘汰了陶粒、剛玉和粗瓷等材料制成的曝氣裝置。

機械曝氣可分為轉刷（碟） 和倒傘式曝氣器兩種。對于倒傘式曝氣器來說，由于安裝的設備數量較少，因此一般給其中1～2 臺設備安裝變頻器來實現變負荷的節能運行。對于深溝式氧化溝采用轉刷（碟） 曝氣時，會相應配套推進器作為混合推流主要設備，推流設備一般耗能較低，因此水下推流設備不進行控制，保持常開； 而轉刷（ 碟） 則采用時序控制方式進行控制，通過控制開啟臺數及調整空間布置位置，以適應污水進水負荷的變化，從而實現節能優化運行。

對于A/A/O、氧化溝及SBR 工藝，曝氣量的控制決定著整個系統的污水處理效果和污水處理廠的能耗水平。曝氣量小會直接影響出水水質，曝氣量大則會造成大量能耗，同時大量氣體會打碎污泥絮體影響出水水質。目前大部分污水處理廠運行時只有當出水水質超標時才會改變曝氣量，只要出水水質達到排放標準就維持曝氣量恒定。當污水廠進水負荷變化時，出水指標就會產生較大波動。因為當進水負荷偏低時，會造成氣量浪費，所以按需曝氣將逐漸成為主要發展方向。

2.3 污泥脫水單元節能優化運行技術探討

污泥脫水單元節能優化主要涉及脫水機類型選擇、藥劑的投加量等。污泥脫水機類型大致分為板框式污泥脫水機、帶式污泥脫水機、離心式污泥脫水機和疊氏污泥脫水機。帶式污泥脫水機受污泥負荷波動的影響小，具有出泥含水率較低且工作穩定啟動能耗少等優點，但由于其存在運行環境條件較差、維護工作量大等方面的問題增加了基建費用，因而較少采用。板框式污泥脫水機與其他類型脫水機相比，污泥餅含固率最高，可高達35%，但其占地面積較大，間斷式運行，效率低下，運行環境較差，存在二次污染。因此不少大型污水處理廠在污泥處理設備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機。

一些采用氧化溝工藝的污水處理廠會考慮適當延長污泥齡，減少排泥量并提高污泥中的灰分含量，這在一定程度上提高了進入污泥井的含固率，并通過合理調配二沉池、高效沉淀池排泥時間和排泥量，合理控制污泥濃縮池濃縮時間和進泥濃度等方式，提高離心機運行效率、減少脫水機組運行臺數和運行時間，有效地降低能耗。

3、城市污水處理廠節能運行實例

某污水處理廠進行了節能降耗技術改造，達到了一定效果。該污水處理廠總占地面積為14.53 hm2，水廠總設計規模為35×104 m3 /d。設計分兩期： 一期采用AB 工藝（其中B 段為MUCT 工藝） ，設計規模為10×104 m3 /d，于1998年投入運行； 二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝，設計處理規模為25×104 m3 /d，于2001 年投入運行。

該污水處理廠最初考慮了精確曝氣控制，但是最終產生的效果較差，因而于2009 年進行了節能改造，改造主要針對能耗較大的生化處理單元。改造內容包括將一期的MUCT 池在線溶解氧信號直接接入主控制柜，通過計算轉換為所需風壓值，讓主控制柜根據實際風壓與所需風壓差值調整各風機導葉開度，從而實現改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統，使其供氧電耗由0.066 7 降至0.048 kW?h /m3。二期厭氧池/三溝式氧化溝通過提升水泵的開啟臺數變化及在線溶解氧儀數值變化間接判斷從而調整轉刷曝氣器開啟臺數和時間，實現轉刷的時序控制。三溝式氧化溝單耗由0.173 9 降至0.158 7 kW?h /m3，達到了較為理想的節能效果。該污水廠實行相應的節能改造措施后電耗有一定下降。

結語

城市污水處理的能耗直接關系到污水處理業與環境、經濟的可持續發展，因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實用性和前瞻性，是一個綜合性、可挖掘性的研究課題，然而當前關于這方面的研究還較少。

通過研究城鎮污水處理廠的能耗組成、分布比例、耗能特點等可知，城鎮污水處理廠節能降耗措施主要從污水提升系統、曝氣系統、污泥處理系統等三方面入手，具體涉及泵、曝氣設備、推動混合設備和污泥處理設備等主要耗能設備的節能選型和節能改造，優化運行管理措施。

結合我國城市污水處理現狀，開展針對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運行能耗評估，并有針對性地開展節能降耗優化改造，將成為今后一個重要的研究方向。

參考文獻

篇9

?？谑邪咨抽T污水處理廠（二期）設計處理水量20萬立方/d，變化系數K=1.3，采用AAO工藝，處理后的尾水達到 《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準，實現深海排放。

在污水廠的運營過程中，電耗一般占到直接運營成本的50%，如何實現節能降耗，節約用電，降低生產運行成本，保證達標排放，是日常運營管理工作的重要內容，本文從以下幾方面措施，實現降耗。

2 變配電系統節能降耗措施

2.1 最大需量節能降耗

污水廠配電采用雙電源10KV單母線分段結線方式，根據集中、就近的原則，全廠設0.4/0.23kV低壓配電中心三個，如表一所示。

電房名稱 變壓器臺數、容量 供電工藝段

1# 2*630KVA 進水泵房、預處理段、辦公樓等

2# 2*1250KVA

10KV高壓柜 鼓風機及生化處理段

3# 2*1000KVA 配水井、排海泵房、紫外消毒、污泥脫水處理段

總裝變壓器容量 5760KVA

表一 變壓器安裝容量情況

由于白沙門污水處理廠（二期）跟一期（其他水務公司運營）共用一條市政污水管網，生產上存在競爭關系，一般二期的產能未達到設計負荷，還有由于來水污染物濃度未達到設計指標，因此設計的用電變壓器存在很大的富余量，按照2013年的生產情況，只需總裝變壓器容量的一半左右即2880KVA即可滿足生產要求。如果按照5760KVA投入變壓器，單臺變壓器的負荷率很低，且每月將產生可觀的基本容量費和變壓器空載及負載損耗電費。因此采取變更基本容量費收取方式降低電費，具體如下：

根據生產用電負荷情況，向供電局提出變更供用電合同，簽訂補充協議，將基本電費按照報裝容量收取變更為按最大需量收取，根據南方電網的供用電合同，最大需量最低可以是報裝容量的45%，每月實際最大需量在協議確定的容量±10%內均按38元/（KVA?月）收取，實際最大需量超過確定容量的±10%，額外收取容量費。污水廠將基本電費變更為最大需量按總裝容量的45%收取后的費用情況比較如表二所示。

可見，變更為最大需量后，每年節省基本電費241368元。

變更發生的費用：由于變更基本容量計費方式，無需改變計量裝置，且現裝的多功能計量表均有最大需量功能，無需更換，只是協調供電局，變更供用電合同，因此發生的費用是0元。

按照最大需量收取基本電費的優點：

（1）系統可靠性高，如果是減容，不投用的變壓器將被供電局封存，如正在運行的變壓器突發故障，備用變壓器投入要向供電局重新申請，嚴重影響到生產，而按最大需量，不投入的變壓器處于熱備狀態，隨時都可以投入，不會因為其他變壓器故障影響生產，備用和使用變壓器定時切換，無需辦理手續，均衡使用，可靠性大大提高。（2）最大需量有±10%的浮動空間（即在2592-3168KVA之間），能夠適應生產負荷變化，而無需增加額外的費用，如生產負荷再增大，最大需量協議約定的最大需量可以變更，非常靈活。（3）如將變壓器減容，將增加新購變壓器的投資，且不能適應生產負荷的需要。

2.2 合理投退變壓器，減少空載損耗，提高功率因數。

白沙門廠三個電房各投一臺變壓器，變壓器的負荷率在82%左右，另三臺變壓器處理備用狀態，每月節省空載損耗電度：4.5KW*24*30=3240度（4.5kw是三臺變壓器空載損耗之和），每年節省電費：3240*12*0.6362=24735元。

污水廠的3個電房均設有低壓補償電容柜，電容的投退根據自動補償控制器自控控制，合理設置投退值，定期對補償回路的電容電容接觸器、補償控制器檢查，提高整個配電系統的平均功率因數，每月的平均功率因數均高于0.9，每月均得到供電局力調電費獎勵3000多元，全年可節省約3.6萬元。

3 進水泵葉輪改造

白沙門廠進水泵房設計安裝有4臺大泵（1#、2#、5#、6#，160KW），小泵2臺（3#、4#，75KW），揚程均為14米。在近3年多的運行過程中，出現水泵振動，造成軸承機封損壞，電機轉子掃膛等故障，維修成本極高，且嚴重影響到生產的正常進行。經對水泵損壞的情況進行了深入的分析，對實際泵坑水位和水頭損失進行計算，認為水泵選用的揚程過高，實際運行嚴重偏離曲線的高效點，造成能耗增大，水泵振動，維修成本增大。經對水泵運行工況曲線分析和廠家的技術支持，得出更改葉輪或變頻改造將水泵的揚程降低是改變水泵運行工況的良好措施。經更換小揚程葉輪（高效點在11米左右），改造前后運行數據如表三所示。

表三 更換葉輪前后運行參數

（注：以上數據是泵坑液位5米時開機實測得出。）

可見，更換葉輪后，流量基本保持不變，而電機運行電流降低明顯：

大泵：245-215=30A，小泵：127-115=12A

根據政府的監管要求，5米水位時需開啟2臺大泵，一臺小泵，電流減少量30*2+12=72A，每小時節約電耗40度，費用25元（單位電價0.6362元/度），每年節省電費：25*24*300=18萬元（一年按300天運行計算），通過改造，水泵運行在曲線高效區內，減少振動，同時減少可觀的維修費用，將加快回收周期。

4 5#、6#泵變頻改造

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節能降耗的首要任務是分析在污水處理廠中的哪些設備、哪些工序是高能耗的？是否可以通過科學的手段減少能耗。因此在節能降耗的同時要明確不同的處理單元對能耗（主要是電能）的需求，同時也要建立一個完整的節能降耗評估體系，這樣才能更深入的分析高能耗的原因及探索節能降耗的新途徑。

2 泵系統途徑節能降耗

在中小型污水處理廠中，經常會出現這樣的現象，污水處理廠的水泵會因為工作使用的時間不同，有時候會導致水泵的工作效率大大降低，這種事故發生的原因是因為使用的時間變化的巨大，使水泵的內部設計偏離原始的設計。所以，中小型污水處理廠對于水泵節能的研究是具有極大的經濟效應。中小型污水處理廠使用的水泵通常有潛污泵和軸流泵，對于這兩種水泵而言，通常就可以采用改變水泵內部的電機運轉的速度改變來使水泵的運轉效率。然而，市場上除了上面提到的幾種水泵之外，還有一些中小型污水廠的設備沒有得到及時的更新，仍然采用的是比較落后的水泵，針對這種現象，為了得到節能降耗的目的，可以采用市場上流行的水泵，使用新型的節能水泵，或者根據情況使用合理的泵的數目，新的變頻變速技術也值得推廣。

2.1 變頻變速技術

由于不同時段的污水流量不同，有的時段大，有的時段流量少，如果統一設置水泵運行參數，容易導致發生在流量低的時候也是高能耗運轉的情況，而隨著現代社會的發展，變頻技術也越來越應用在不同的領域，相關資料顯示，變頻變速技術應用在污水處理廠中也收獲了很大的效果，使用變頻調速設備的污水處理廠，雖然在前期投資新的設備，固定資產投資有所增加，但在后期運營過程中回報較大。這種新的技術不僅使整個污水處理廠的設備在使用上得到更好的匹配，同時又提高了水泵的運行效率，另一方面，由于變頻調速技術的特點，因此具有很好的保護作用，避免了很多突發事故的發生。如云南某污水處理廠規模2萬噸/天，提升泵房水泵在未安裝變頻器之前，每噸污水提升需要的電耗為0.15度，變頻器調試運行后每噸污水提升的電耗僅為0.11度，節能效率達到26.7%。

2.2 新泵替老泵

很多中小型污水處理廠之所以運營成本高，很大的一部分原因是因為使用的是舊式的老水泵，這種老式水泵能耗大，效率低，用新式節能水泵代替老式水泵，對于成本的降低，效果是明顯的。現在的新型水泵不僅在效率上勝過以前的老式水泵，同時更省電，而且新式節能水泵在后期的維護管理費用上也很少，采用新式節能水泵，對于中小型污水處理廠而言是長期的選擇。

2.3 水泵其他的節能方法

很多污水處理廠誤認為多臺水泵會減少成本，這是錯誤的觀念，在污水處理上，有很多不明確的客觀因素存在，要根據不同的情況來應對。對已一定量的污水，可以采用一臺水泵，也可以采用多臺水泵共同工作來處理，這兩種情況下，兩臺共同工作可能成本高一點，但節約時間，幾臺小型功率的水泵有時候更適合中小型污水處理廠。在污水處理廠運行的過程中，另外當水泵的揚程比較小的時候，這時候開啟水泵也能有效的節能。在設計上為了達到節能的效果，通常會采用大泵與小泵相結合的方式。

3 曝氣系統節能

對于一座污水處理廠來說，曝氣系統尤為的重要，如果能夠讓曝氣系統得到更好的改善的話，這是最好的節能方式，因此對于中小型污水處理廠而言，改善曝氣系統是節能降耗的重要方面，下面是幾種改善曝氣系統的方法。

3.1 使用微孔曝氣器

如果想提高氧的使用，通常有幾種方法，把氣泡的比表面積增大；讓氣泡在池內出現的時間更長。一般情況下，采用的增大小泡比表面積的方法。據相關資料顯示，采用微孔曝氣器會比普通的曝氣器重更具有效率。

3.2 合理的布置曝氣器

目前，在一些技術落后的污水處理廠，仍然采用的是把曝氣器安裝在水底，但根據最新的研究發現，傳統的曝氣器布置方法不夠科學，傳統的安裝方法并不能使池中的氧氣分散均勻，傳統的布置方法有可能導致氧在不同時段的濃度不同，這種情況往往就會使資源極大的浪費，這是不可能達到節能降耗的目的的，因此合理的安裝曝氣器的位置是節能降耗的重要手段之一。研究發現，最合理的位置在池子進水口得地方多布置，出口的地方呈減少分布。在需要大量氧氣的地方增加氧氣的濃度，讓池內的細菌快速的繁殖從而達到污水的快速凈化，需要氧氣少地方盡量的減少氧氣的輸入，這樣的安排會更加的合理，相比傳統的方法，效率會大大的提高，同時又達到了節能降耗的目的。

3.3 溶解氧量的控制

污水的水質情況并不是一成不變，因此不同情況下，需要的溶氧量會不同。當溶氧量很低的時候，不利于細菌的生長繁殖，細菌的凈化能力下降，不能很好的處理掉出水中的有機物，因此這種既浪費了資源又沒有達到凈化的目的是要堅決避免的，為了解決這種情況，通常是充入的氧氣略微的高于所需要的溶氧量，但是并不是充入的越多越好，一方面是因為造成了資源的浪費，另一方面是因為溶氧量的過高會使一些固體的沉降性能受到影響。所以溶氧量的合理控制是非常重要的，通常采用的是一種測定池內溶氧量的儀器來根據情況來適時控制溶氧量。

3.4 對鼓風機采用變頻技術

對鼓風機采用變頻技術的原理及方法參見文章2.1。

4 結束語

對已中小型污水處理廠而言，能夠利用科學的手段來降低處理污水的運營成本是很關鍵的。現代的技術發展日新月異，這篇文章從多個角度來分析了如何達到節能降耗的目的，從節能降耗的源頭上提高了一些可行性的建議，相信在未來會有越來越多的新的節能降耗的方法技術。

參考文獻

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Key word: sewage treatment saving energy and reducing consumption environment protection

中圖分類號：[TU992.3]文獻標識碼： A 文章編號：

1.引言

近幾年，我國各地的環境保護及污水處理事業發展很快，成績顯著，尤其是城市污水處理設施的建設成果令人矚目。但與世界各國相比,目前我國城市污水處理能力、效率、水平與環境要求差距仍然很大。如何優化污水處理工藝，節能降耗，提高效率，成為當今社會共同的話題。

2.污水處理廠耗能現狀分析

長期以來，城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各國應用最廣的一種生物處理流程，具有處理能力高，出水水質好的優點。

由于國家對污水處理廠出水水質要求的不斷提高，污水處理的點好相應提高到0.15~0.28(kW.h)/m³污水，平均處理成本已達到0.8元/m³，隨之而來的搞運行成本便擺在眼前。污水處理廠能耗成本占污水處理廠運營維護成本的60%~90%，主要集中在污水提升、曝氣回流、污泥處理與運輸等部分。在不同污水處理廠的運行中，實際能耗還與污水廠規模、污水的水質特征、處理程度、處理工藝、運行模式等因素有關。

隨著出水水質要求的不斷提高，CO2和污泥的排放量也相應增加，這將與我國當前提倡的減排相斥。曝氣供氧是CO2的主要來源部位，曝氣供氧與混凝沉淀又是污泥的主要產生部位。

因此污水處理廠的節能減排工作應從上述部位出發，提出實現途徑，以滿足國家和行業要求。

3. 污水處理廠節能降耗實踐途徑分析

如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量等可持續的方向發展，要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善，同時也需要一并考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題，且所采用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。

3.1 強化預處理降低除碳工藝能耗

預處理投資少，能耗低，管理簡單，可去除一定的有機物，可通過強化沉降、分離、絮凝等工序，采用中和法，提高格柵和沉淀池效率，亦可采用水解或AB工藝等方法來強化預處理，從而降低二級處理負荷和能耗成本，達到系統節能的目的。

3.2 除氮工藝的優化

(1) 同時硝化反硝化

同時硝化反硝化是指硝化過程與反硝化過程在同一個反應器中、相同操作條件下同時進行。近年來，在很多實際工藝中發現了同時硝化反硝化過程。

同時硝化反硝化的影響因素主要有：有機碳源、溶解氧、微生物絮體結構等。由于需要實現硝化與反硝化的一體化，所以有機碳源必不可少。進水碳源越充足，同時硝化反硝化就越明顯。此外還需要選擇適當的污泥負荷，負荷過高，會抑制硝化反應；負荷過低，會大量消耗有機物，使得反硝化的碳源不足。溶解氧也是影響同時硝化反硝化的重要因素之一，一般控制在0.5~1.0mg/L。溶解氧過高，反應器內缺氧區域減小，反硝化受抑制；溶解氧過低，則不利于硝化反硝化的進行。微觀上認為微生物絮體內的溶解氧梯度使得同時硝化反硝化發生，所以絮體的大小也是影響因素之一。研究表明，當絮體粒徑在50~110微米時可在絮體內形成缺氧區。此外，溫度、堿度、pH和污泥齡等也會對同時硝化反硝化產生影響。[3]

(2) 短程硝化反硝化

短程硝化反硝化順利進行的關鍵在于HNO2的積累，傳統生物脫氮過程中，硝化反應的主要產物是NO3-，一般占95%左右，而NO2-的含量極低。由于亞硝化菌和硝化菌有著密切的互生關系，想要將HN4+完全氧化成NO2-是不可能的。衡量短程硝化反硝化能否順利進行的標識是NO2-的累積量，以NO2-/( NO3-+ NO2-)的值表示，一般認為累積量至少大于50%。[4]

(3) 厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是指在厭氧或缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物以NH4+為電子供體，以NO2-為電子受體，將NH4+和NO2-轉化為N2的過程。

影響厭氧氨氧化的因素主要有溫度、溶解氧、pH值、底物濃度等。研究表明，當溫度由15℃逐漸升至30℃的過程中，反應速率隨溫度的升高而提高。溫度小于15℃時反應速率較低，溫度大于35℃后，反應速率開始下降。另有研究表明，厭氧氨氧化對DO非常敏感，須在嚴格厭氧的條件下進行。一般認為最適宜的pH指為7.0~9.0。NO2--N濃度的增加會提高厭氧氨氧化的反應速率，過高的亞硝態氮濃度則會抑制反應的進行。[5]

3.3強化污泥處理

污泥的處理影響著整個污水處理廠的工作效果，對于大型污水處理廠，產泥量大，可采用污泥集中厭氧消化；中小型污水處理廠除選用污泥濃縮脫水機處理外，亦可貯存至一定量后進行厭氧消化。

為使厭氧消化能產生更多的CH4，可以考慮將污水中盡可能多的有機碳進入污泥消化環節，這與傳統方式將有機碳通過外部供能轉化成CO2比較，將會更加節能，同時由于無需曝氣，將會大大減少CO2的排放，達到節能減排目的。[6]

3.4 高效的裝置實現節能

3.4.1曝氣組件

擴散曝氣系統是目前使用最為普遍的充氧方式，曝氣設備的充氧能力取決于多個因素，包括：氧曝氣頭類型，池體形狀，擴散器安裝深度，水溫，環境大氣壓，曝氣器設計以及污水的特征等。氧轉移效率(OTE)是衡量曝氣系統的重要指標，OTE的改善能有效提高能量利用效率。影響氧轉移效率的的因素有水質特征、反應器水深、氣泡直徑、風量風速、擴散器密度以及曝氣頭的堵塞情況等。

OTE隨著生物反應器中擴散器數量的增加而提高，有些污水廠在設計時根據反應池的尺寸來布置和安裝曝氣器；還有些污水廠采用將原有的粗孔曝氣器更換為微孔曝氣器，這樣也能大大提高用電效率。

篇12

引言

目前，我國的污水處理廠所采用的主要處理方法有活性污泥法和生物膜法，這兩種方法都是利用生物來進行生物處理，為了保證處理效果，微生物能發揮發最佳的處理作用，就要為生物處理池提供適宜的溶解氧（DO），所以污水處理廠的曝氣系統是必不可少的，也是占整個污水處理廠總能耗一半以上的能耗大戶，所占比例一般超過60%[1]。由此可見研究如何降低污水處理廠曝氣系統能耗的意義是多么的重大。

1氧化溝工藝概念

氧化溝又名氧化渠，因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動，因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統。

2現有污水處理廠曝氣系統能耗的分析

2.1從生物處理工藝方面分析

在污水處理中必須對曝氣系統進行控制，要對氣量的大小，曝氣的時間長短進行控制，以為污水處理工藝的曝氣池后往往會有二沉池，如果曝氣時曝氣量過小，在后續工藝中的二沉池就可能出現因缺氧而造成污泥的腐化，池底厭氧產生大量氣體，使池底的污泥上浮。如果曝氣時間過長，就會導致曝氣量過大，曝氣池能就會發生過高的硝化作用，這樣就會有大量的硝酸鹽進入沉淀池，再由反硝化細菌的作用在沉淀池產生大量的N2，致使池底污泥上浮。處理效果降低，能耗增加。

曝氣量的分布是否均勻也影響曝氣效果。一般污水處理工藝會在曝氣池底均勻分布曝氣裝置，但如果有部分曝氣頭堵塞，就會大致發生堵塞的位置曝氣量少，其他沒有堵塞的位置相應的曝氣量就增大；有事也會存在某些位置的曝氣頭損壞，造成損壞位置曝氣量劇增，其他位置曝氣量大大減少。這些情況都會造成生物反應池能曝氣不均勻，處理效果降低，造成曝氣系統的能耗損失。

2.2從行業現狀方面分析

對已經建成并運行的污水處理廠進行調查，發現自動化程度較低，能耗較高。在很多水廠存在設計與實際投產運行的自動化要求不符，或在運行一階段后，把部分自動裝置改成手動，特別是曝氣系統，半自動半手動。總結其原因有以下幾點：

自動化技術未能與工藝設計相結合。由于我國我國污水處理起步較晚，早先的自動化系統都是引進國外的技術，即使現在部分產品我國已經有成熟產品，但自動化軟件編程工程師一般都不是專業的污水處理行業的，大部分都是化工。冶金行業的自動化工程師，所以對無視處理工藝了解不深，不能完全達到污水處理工藝進行編程設計，大多數是套用自己所熟悉的本行業的一些技術及參數，這樣就導致所用的自動化系統與污水處理工藝并不完全相符，造成處理效果不理想。

運行維護時自動化系統操作培訓不到位。很多廠家調試運行時對污水處理廠的運行人員的培訓不到位，只培訓一些基本的操作，運行人員不能從理論上深入的研究和了解控制系統，或污水處理廠的運行人員更換頻繁，致使部分培訓內容丟失，使自動化操作達不到運行要求。

運行經驗利用不足。因為污水處理廠在長期的運作中，會有規律可循，但污水處理廠的運行和管理人員往往不注意總結這些經驗，致使其他相同規模的水廠在建設中利用不上這些經驗。

2.3從計算建模方面分析

污水處理曝氣量的計算非常繁瑣，在對曝氣池中溶解氧（DO）的控制時，自動系統的參數都是根據水廠的水質和季節不同進行不斷的調整。從理論方面來看，污水的生物處理時非線性的，具有隨機性、多變性及滯后性的特征，所建立的模型都是有條件和現有的經驗所確定的參數，所以通過建模也不能準確的調節溶解氧（DO）,這樣就造成了風機出口閥門的頻繁開閉，降低設備壽命，能耗的增大。

3污水處理廠曝氣系統的節能分析

好樣生物處理的曝氣過程是個非常重要的過程，處理出水的水質的好壞，直接受曝氣池內溶解氧（DO）的多少和污水混合程度的影響。曝氣有充氧和攪動、混合的作用。常用的生物反應池內的曝氣系統是由鼓風機、管道及曝氣裝置組成。所以實現曝氣系統的節能就要從這幾方面組成著手。

3.1曝氣裝置的選擇

選擇曝氣裝置應遵循系列原則：

為了節能效果好，應選用氧利用率較高的曝氣裝置；

應選擇不易堵塞，便于維護，故障易于排除的曝氣裝置；

應選擇結構簡單，工程造價較低的曝氣裝置。

現在常用的曝氣裝置時微孔爆氣器，其主要有盤式微孔爆氣器和管式微孔爆氣器，盤式微孔爆氣器分為橡膠膜和陶瓷。盤式曝氣器以其低廉的價格首先被廣泛采用，但在應用過程中其易老化、易堵塞、使用壽命短等缺點就暴露出來了，所以技術更為先進的管式曝氣器就被當下設計人員廣泛選用。通過應用對比，管式曝氣器要比盤式曝氣器的氧利用率高20%，可以降低能耗20%左右[3]。隨著技術的進步，要選用更先進的曝氣器，這樣才能真正實現能耗的降低。

3.2曝氣裝置的分布

曝氣池內微生物降解污水中的有機物的工程，包含微生物自身生長的過程，微生物經歷對數期、衰減期及內源呼吸期。同時曝氣池能的溶解氧（DO）也隨之變化，符合曲線（見圖），通過曲線可以看出曝氣池能的曝氣裝置應該按照推流式進行分布，沿池長方向，污染物濃度減低，所需曝氣量遞減，這樣分布就避免了沿池長末端的曝氣量的浪費，達到節能的作用。

活性污泥的增殖曲線

3.3曝氣量的控制

我們在計算曝氣量的時候，曝氣池不按平均需氧量計算，這樣就會造成曝氣池進口端有機污染物含量高的位置曝氣量不夠，曝氣池出口端的有機污染物含量低的位置曝氣量過多，造成能耗的浪費，出水也不合格。所以在曝氣池內布置曝氣管時，要根據每段的曝氣量合理的選用曝氣管，如曝氣池進口端選用φ63的UPVC管道，在中間端選用φ53的UPVC管道，在出口端選用φ32的UPVC管道。這樣就避免了曝氣量的浪費。

3.4鼓風機的選擇

鼓風機是目前應用最廣的曝氣風機，所以合理的選用風機，也是節能的關鍵，鼓風機的出口一般會有擋板、逆止閥、調節閥等，閥門和管道管件過多會造成能耗。由于曝氣池內的曝氣量和曝氣時間是變化的，所以曝氣風機出口的閥門就處于頻繁的調節狀態，隨著科技的進步，一種采用變頻器改變電機轉速的變頻分風機慢慢的得到大多數人得認同，通過曝氣量的大小改變曝氣風機電機的轉速，這樣就避免了傳統機械運行方式的能耗的損失。

結束語

綜上所述，造成曝氣系統能耗的原因有很多，節能方面我們主要從曝氣裝置的選擇、分布、曝氣量的控制及鼓風機選擇這幾個方面進行系統的論述，選用管式曝氣器代替盤式曝氣器，曝氣裝置選用沿池長方向漸疏的布置方式，嚴格控制曝氣量，在滿足工藝對風量及風壓的要求下選用變頻風機，來有效的降低污水處理廠曝氣系統的能耗。

污水處理廠的曝氣系統的節能，不是一天兩天就能實現的，是需要做好長期作戰的準備的，要想實現污水處理廠曝氣系統的真正節能，就要從污水處理廠的最初設計著手，從建設前的設計階段就完善設計，選用合理的工藝和設備，并在運行時加強管理，發現有落后的工藝或設備，就馬上進行的改造，這樣才能不斷的降低污水處理廠的能耗，真正的為國家倡導的“節能減排”貢獻力量。

篇13

1 節能技術改造

1.1 增設快速濃縮池

隨著我國對排水標準的不同提升，目前不僅需要對出水COD進行控制，同時還要控制NH3-N、TP等，而且一些濃縮池所剩余的部分污泥還會釋放磷，所以針對這種情況，目前在一些新建的污泥處理廠內，則不再進行濃縮池的設置，這就為后期污水處理的成本增加埋下了伏筆。因為這勢必會在污泥脫水時電耗增加，而且藥耗量也會上升。所以針對于剩余污泥在濃縮池內停留時釋放磷的問題，則需要在利用向污泥內添加絮凝劑來解決，而且這些絮凝劑也不需要再額外購置，其只需將脫水濾液中剩余的部分進行添加即可，這樣可以有效的減少污泥在濃縮池內停留的時間，避免了磷的釋放，而且也達到了濃縮的效果，這樣在污水處理時，其脫水效率也會有較大程度的提高，同時也不用過多的增加藥耗，對節約成本起到關鍵的作用。

1.2 污水提升泵的變頻改造

通常在選擇污水提升泵時，其都會以最大揚程和最大流量的設計來對水泵的參數進行選擇，這就導致使用過程中，水泵則處于低揚程、大流量和低效區的狀態下，直接導致耗電量的增加，而且電機極易出現過熱的情況。

針對于這個問題，可以通過對水泵的性能曲線進行改變，從而對其效率進行調整，而通過對轉速進行調整，可以使水泵趨于高效區內，而且沒有能量的損失，運行的效率也處于較高的水平。所以利用變頻調速技術對電機進行調速，具有較大的優勢，可以說是電機的主流技術之一。對提高電機的效率，降低能耗起到了積極的意義。對于水泵來說，流量Q與轉速n成正比，揚程H與轉速n的二次方成正比，而軸功率P與轉速n的三次方成正比。

利用變頻電機的這種節能技術，根據其集水池水位的變化規律，我廠采用智能化節電設備對其污水提升泵進行了變頻節能改造。采用多點水位控制、水位探測儀采取多層次水位探測，使水泵電機的轉速根據水位高低進行變頻調節。設定集水池的水位為H時，變頻電機的輸出轉速為700r/min。對應的變頻器頻率為45Hz。當進水井水位高于或低于H時，產生一個偏差值？蓀H，？蓀H增大（為正），變頻電機輸出的轉速升高，泵的流量越大，水位隨之下降；反之，？蓀H減?。樨摚r，變頻電機的轉速變小，水泵電機的轉速降低，進水量持續穩定，節能效果明顯。

2 優化工藝運行實現節能

2.1 工藝參數的優化配置

對一個正常運行的活性污泥法污水處理系統而言，其工藝參數主要是污泥濃度（MLSS）、溶解氧（DO），相關聯參數主要有進水水量、水質（COD、BOD5、NH3-N）以及其他工藝參數（如污泥回流比R、污泥沉降比SV30、剩余污泥排放量、污泥有機負荷率）等。其中，進水水量和進水水質無法控制，但MLSS和DO是可調控的。相對而言，污泥濃度高，需要的氧氣供應量就大，能耗就高；而污泥濃度低，雖然有利于氧氣在污泥絮凝體內的傳遞，使氧利用率提高，能夠減少氧氣供應量，降低能耗，但出水污染指標較高。

污泥濃度的調控依據主要是污泥負荷率，而污泥負荷率是活性污泥增長率、有機物去除率、氧利用率、污泥的凝聚吸附性能等性能指標的重要影響因素。對有脫氮除磷要求的污水處理廠而言，污泥負荷率一般要求控制在0.15kgBOD5/（kgMLSS.d）以下。但由于進水BOD5檢測起來所需時間較長，用BOD5污泥負荷率很難及時指導調控曝氣池中的污泥濃度。特別是進水水質較為復雜的污水處理廠，用BOD5污泥負荷率調控工藝運行時更缺乏時效性。

通過長期的運行實踐，發現用污泥的COD負荷率控制曝氣池內的污泥濃度更便捷，且有一定的指導意義。通過對剩余污泥排放量的控制、回流污泥比的適時調整，將污泥的COD負荷率設定在某個變化區間，在保證出水水質達標的情況下，可以有效降低污水處理的電耗。就我廠而言，當污泥負荷率為0.07-0.1kgCOD/（kgMLSS.d）時，曝氣池中的氧氣供應量較設計供氧量可降低10-20%，甚至更多。氧氣供應量的減少可以直接降低鼓風機的能耗。

2.2 錯峰運行

目前我國各電力企業對于污水處理廠所采用的電價計費方式為大工業電價，由于大工業電價計費方式分為峰段、平段、尖段和谷段四個不同的時段，而且每個時段計價的金額都有較大差異，其中平段的計價金額與居民用電價格基本相同，谷段的計價金額則低于居用正常電價的百分之五十左右，其他兩個階段則高于居民電價的百分之五十以上，這就需要污水處理廠在生產過程中，需要科學的進行調度，針對各時段來進行生產運行的安排，從而有效的達到節約電費的目的。由于污泥脫水段耗電量大，所以需要充分的利用谷段的時間來安排運行，會取得非常好的節約電費的效果。

3 建立激勵機制

任何工藝流程和運行模式都離不開人這個主要生產要素，人是生產過程中的主要因素，所以在污水處理程序中，不論應用多好的運行模式，無論其工藝控制有多高的水平，但如果沒有一線工人的細心操作，那么提高污水處理效率和質量則是空談。所以需要充分的發揮一線工人的主觀能動性，調動起員工的工作積極性和主動性，從而確保污水處理運行的優質、高效。這就需要制定科學合理的激勵機制，如再制定科學的能耗考核指標、藥劑考核指標、水量水質關聯考核指標、總費用控制指標，全員參與，職責明細，節約分成獎勵，超標適量處罰。在這些科學合理的激勵制度下，可以有效的調動起員工的工作熱情，使員工的收益提高，使其價值得以充分的體現出來，利用經濟杠桿的作用，使員工時刻牢記節能降耗，從而在工作中慢慢養成習慣，為企業經濟效益的實現奠定良好的基礎，而且個人收益也得以增加，可謂實現了雙贏的局面。

4 結束語