污水處理廠運行節(jié)能技術與發(fā)展趨勢

1、1污水處理廠運行節(jié)能技術與發(fā)展趨勢污水處理廠運行節(jié)能技術與發(fā)展趨勢 報告目錄我國與國外在運行節(jié)能方面的差距我國與國外在運行節(jié)能方面的差距2 2對未來技術發(fā)展的展望對未來技術發(fā)展的展望4 4污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析3 3 1 1污水處理廠運行節(jié)能的對策污水處理廠運行節(jié)能的對策3 3 3 3污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析污水處理是能源密集污水處理是能源密集(energy intensity)型的綜型的綜合技術，廠內所用的能量有電能和熱能。其中，電耗合技術，廠內所用的能量有電能和熱能。其中，電耗約占總能耗約占總能耗60-90%，主要用于污水的提升、生物系，主要用于污水的提升、生物系

2、統(tǒng)的供氧以及污泥處理這幾個工藝過程，節(jié)能的空間統(tǒng)的供氧以及污泥處理這幾個工藝過程，節(jié)能的空間很大。近年來主要研究內容有很大。近年來主要研究內容有:v新工藝的研究和開發(fā)新工藝的研究和開發(fā)v各單元操作中新設備的選用各單元操作中新設備的選用v資源化利用資源化利用(Reuse和和Recycle)。污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析污水處理廠能耗的大小主要決定于污水處理廠能耗的大小主要決定于:v要求達到的出水水質標準要求達到的出水水質標準v采用的工藝過程及設備采用的工藝過程及設備v運轉方法及管理水平運轉方法及管理水平v處理級別不同，能耗相差較大，處理方法不同，能處理級別不同，能耗相差較大，處理方法不同，能耗也有較

3、大差異耗也有較大差異污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析近年來，我國城市污水處理廠的數(shù)目和處理能近年來，我國城市污水處理廠的數(shù)目和處理能力都有了迅速增長，但還存在著一些問題：力都有了迅速增長，但還存在著一些問題：q運行費太高，運行費中主要是能耗大，一般約占整運行費太高，運行費中主要是能耗大，一般約占整個管理費用的個管理費用的40%左右左右q實際處理污水量達不到設計水平，容積偏大、負荷實際處理污水量達不到設計水平，容積偏大、負荷偏小，造成資源和能源浪費偏小，造成資源和能源浪費q工業(yè)廢水超標排放，畸形提高污水廠負荷，應加強工業(yè)廢水超標排放，畸形提高污水廠負荷，應加強上游污染監(jiān)控治理上游污染監(jiān)控治理污水處理能源

4、消耗現(xiàn)狀分析城市污水處理廠具體電耗分布如下表舉例：城市污水處理廠具體電耗分布如下表舉例：從表中可以看出，污水處理電耗占全廠總電耗的從表中可以看出，污水處理電耗占全廠總電耗的50-80%，污泥處理僅占污泥處理僅占15-40%，可見污水處理是節(jié)能重點，其中又以提升，可見污水處理是節(jié)能重點，其中又以提升泵和風機為重中之重。泵和風機為重中之重。污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析清華大學楊凌波等人對我國清華大學楊凌波等人對我國559座城鎮(zhèn)污水處理廠座城鎮(zhèn)污水處理廠2006年的能耗狀況分析如下：年的能耗狀況分析如下：污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析我國現(xiàn)階段污水處理廠電耗主要分布在我國現(xiàn)階段污水處理廠電耗主要分布在0.1-

5、0.4 度。度。2006年我國污水處理廠平均電耗年我國污水處理廠平均電耗0.290度度,與發(fā)達與發(fā)達國家相比國家相比,相當于相當于20世紀初甚至更早期的能耗水平世紀初甚至更早期的能耗水平,仍仍然具有較大的節(jié)能潛力。然具有較大的節(jié)能潛力。而而0.440度的能耗則可以作為將來政府監(jiān)管污水度的能耗則可以作為將來政府監(jiān)管污水處理廠運行績效時的警戒上限值。處理廠運行績效時的警戒上限值。我國與國外在運行節(jié)能方面的差距提升泵的電耗一般占全廠電耗的提升泵的電耗一般占全廠電耗的10-20%，是污水廠的節(jié)，是污水廠的節(jié)能重點，提升泵的節(jié)能首先應從設計入手，進行節(jié)能設計，對能重點，提升泵的節(jié)能首先應從設計入手，進行

6、節(jié)能設計，對于已投產(chǎn)的污水廠，仍能通過加強管理或更換部分設備進行節(jié)于已投產(chǎn)的污水廠，仍能通過加強管理或更換部分設備進行節(jié)能。能。表中污水廠均為老廠，處理單位污水耗電量約表中污水廠均為老廠，處理單位污水耗電量約0.262,表面表面上看與日本平均上看與日本平均0.260 相近相近,比美國比美國0.20 稍高。稍高。但日本沉砂池普遍有洗砂、通風、脫臭等但日本沉砂池普遍有洗砂、通風、脫臭等,約耗電約耗電0.01;美、美、日兩國普遍對出水進行消毒處理日兩國普遍對出水進行消毒處理,該項電耗約該項電耗約0.002;美、日兩國美、日兩國對污泥都進行消化、脫水、焚燒處理對污泥都進行消化、脫水、焚燒處理,美國還進

7、行氣浮處理約耗美國還進行氣浮處理約耗電電0.050.1,而回收的能源均未計算在內。另外而回收的能源均未計算在內。另外,美、日兩國自控美、日兩國自控設備比我們多設備比我們多,照明空調等耗電也少?？梢娎蠌S節(jié)能問題十分突照明空調等耗電也少?？梢娎蠌S節(jié)能問題十分突出出,潛力巨大。潛力巨大。 我國與國外在運行節(jié)能方面的差距根據(jù)有關資料介紹，日本每年消耗于排水系根據(jù)有關資料介紹，日本每年消耗于排水系統(tǒng)的電耗為統(tǒng)的電耗為20億千瓦小時、重油億千瓦小時、重油46萬千升，約占全萬千升，約占全國總能耗的國總能耗的10%，其中泵站每年耗電約，其中泵站每年耗電約2億千瓦小時、億千瓦小時、重油重油2萬千升，污水處理廠每

8、年耗電萬千升，污水處理廠每年耗電18.39億千瓦小億千瓦小時、重油時、重油44.34萬千升，電耗為排水泵站的萬千升，電耗為排水泵站的9倍，重倍，重油為油為22倍，所以污水處理廠的節(jié)能是非常必要的。倍，所以污水處理廠的節(jié)能是非常必要的。日本污水處理設施電耗比為日本污水處理設施電耗比為:鼓風占鼓風占61.8%，污水提，污水提升占升占12.9%，脫水機占，脫水機占8.1%，污泥處理占，污泥處理占4.4%，其，其他占他占12.8%。我國鼓風占污水廠總電耗的比例更大，。我國鼓風占污水廠總電耗的比例更大，約占約占70%。我國與國外在運行節(jié)能方面的差距污水處理廠的能耗費用在污水處理的營運費用中一般占污水處理

9、廠的能耗費用在污水處理的營運費用中一般占30 %左右。據(jù)有關統(tǒng)計資料顯示左右。據(jù)有關統(tǒng)計資料顯示,我國污水處理廠處理我國污水處理廠處理1m3 污水的污水的耗電量一般為耗電量一般為0.14 0.28 ,如果包括污泥處理在內如果包括污泥處理在內,1m3 污水的污水的耗電量為耗電量為0.190.36,遠遠高于美國、日本等國家。其中曝氣設遠遠高于美國、日本等國家。其中曝氣設備動力消耗量約占總能耗的備動力消耗量約占總能耗的40 %50 % ,是污水廠的用能第一大是污水廠的用能第一大戶戶,污水、污泥提升泵的電耗可達污水、污泥提升泵的電耗可達10 %20 % 。中小型污水處理。中小型污水處理廠一般建廠時間較

10、長廠一般建廠時間較長,工藝相對落后工藝相對落后,能耗水平更高。但中小型污能耗水平更高。但中小型污水處理設備具有造價低、投資見效快、維護簡單、應用靈活等優(yōu)水處理設備具有造價低、投資見效快、維護簡單、應用靈活等優(yōu)勢勢 ,如果能降低曝氣設備及提升泵的能耗如果能降低曝氣設備及提升泵的能耗,中小型污水廠可達到降中小型污水廠可達到降低成本的目的。發(fā)達國家在污水處理節(jié)能降耗方面進行了很多研低成本的目的。發(fā)達國家在污水處理節(jié)能降耗方面進行了很多研究和實踐究和實踐,而國內污水處理行業(yè)目前側重在設施建設而國內污水處理行業(yè)目前側重在設施建設,對于污水處對于污水處理的節(jié)能降耗及優(yōu)化運營尚未進行系統(tǒng)地研究。理的節(jié)能降耗

11、及優(yōu)化運營尚未進行系統(tǒng)地研究。 我國與國外在運行節(jié)能方面的差距由于老一套的經(jīng)濟運轉模式，污水處理廠存在嚴重的污染由于老一套的經(jīng)濟運轉模式，污水處理廠存在嚴重的污染和浪費。綜觀當前國內水工業(yè)市場，絕大多數(shù)是老企業(yè)，設備陳和浪費。綜觀當前國內水工業(yè)市場，絕大多數(shù)是老企業(yè)，設備陳舊，工藝及供電設備老化，自動化水平低下，水耗藥耗材耗嚴重，舊，工藝及供電設備老化，自動化水平低下，水耗藥耗材耗嚴重，先進控制技術極少采用。就是近幾年來新建擴建改建的水處理工先進控制技術極少采用。就是近幾年來新建擴建改建的水處理工程，花了不少投資組建的程，花了不少投資組建的FCS、DCS及及PLC監(jiān)控系統(tǒng)也不是名符監(jiān)控系統(tǒng)也不

12、是名符其實的，不能進行網(wǎng)絡化監(jiān)控，造成許多資源白白浪費。更有許其實的，不能進行網(wǎng)絡化監(jiān)控，造成許多資源白白浪費。更有許多處理廠站，存在先天性的不足，工藝設計不合理，工藝流程布多處理廠站，存在先天性的不足，工藝設計不合理，工藝流程布局混亂，變電站遠離負荷中心，使得電力電纜和控制電纜大多太局混亂，變電站遠離負荷中心，使得電力電纜和控制電纜大多太長。特別是水泵機組的配置不夠科學，使得給排水系統(tǒng)的電耗居長。特別是水泵機組的配置不夠科學，使得給排水系統(tǒng)的電耗居高不下。噸水的單位電耗遠遠超過歐美、日本等國家。水工業(yè)的高不下。噸水的單位電耗遠遠超過歐美、日本等國家。水工業(yè)的節(jié)能降耗到了刻不容緩的地步。節(jié)能降

13、耗到了刻不容緩的地步。 污水處理廠運行節(jié)能的對策污水處理廠運行節(jié)能的對策工藝設計選擇在工藝設計中選擇新工藝。應用如厭氧一好氧工藝、在工藝設計中選擇新工藝。應用如厭氧一好氧工藝、H/0工藝、流化床和曝氣生物濾池等工藝。其中厭氧工藝工藝、流化床和曝氣生物濾池等工藝。其中厭氧工藝以其能耗低受到關注，第三代厭氧反應器如以其能耗低受到關注，第三代厭氧反應器如EGSB，ASBR，ABR等。以下幾條工藝設計選擇技術路線：等。以下幾條工藝設計選擇技術路線：o對傳統(tǒng)活性污泥法進行改造或予以替代的技術路線對傳統(tǒng)活性污泥法進行改造或予以替代的技術路線o自然生物凈化與人工生物凈化相結合的技術路線自然生物凈化與人工生物

14、凈化相結合的技術路線o以深水擴散排放為主，處理為輔的技術路線以深水擴散排放為主，處理為輔的技術路線o以回用為目標的污水人工深度處理技術路線以回用為目標的污水人工深度處理技術路線污水處理廠運行節(jié)能的對策工藝設計選擇p污水提升泵房：污水提升泵房節(jié)能消耗，主要考慮污水提升污水提升泵房：污水提升泵房節(jié)能消耗，主要考慮污水提升泵如何進行電能節(jié)約，正確科學選泵，減少污水提升高度，減泵如何進行電能節(jié)約，正確科學選泵，減少污水提升高度，減少摩擦少摩擦p沉砂池：采用重力排砂，避免使用機械排砂沉砂池：采用重力排砂，避免使用機械排砂p初次沉淀池：初沉池的能耗是比較低的初次沉淀池：初沉池的能耗是比較低的p生物處理構筑

15、物：生物膜法處理和活性污泥法相比能耗低生物處理構筑物：生物膜法處理和活性污泥法相比能耗低p二次沉淀池：二次沉淀池能耗比較低二次沉淀池：二次沉淀池能耗比較低p污泥處理：能量消耗相當大，污泥節(jié)能研究主要集中于能量污泥處理：能量消耗相當大，污泥節(jié)能研究主要集中于能量回收：一是污泥厭氧消化氣利用，一是污泥焚燒熱的利用?；厥眨阂皇俏勰鄥捬跸瘹饫?，一是污泥焚燒熱的利用。 污水處理廠運行節(jié)能的對策工藝設計選擇提升泵的電耗一般占全廠電耗的提升泵的電耗一般占全廠電耗的10%20%，它它的節(jié)能首先應從設計入手的節(jié)能首先應從設計入手, 對于已投產(chǎn)仍能通過加強對于已投產(chǎn)仍能通過加強管理或更換部分設備進行節(jié)能。管理

16、或更換部分設備進行節(jié)能。v對于軸流泵和導葉式混流泵對于軸流泵和導葉式混流泵,可采用變角調節(jié)可采用變角調節(jié);對于對于離心泵和蝸殼式混流泵離心泵和蝸殼式混流泵,則可采用變速調節(jié)則可采用變速調節(jié)v對于運行時間較長的廠對于運行時間較長的廠 ,可采用變頻調速技術可采用變頻調速技術,選用選用新型節(jié)能泵新型節(jié)能泵,合理選擇水泵運行臺數(shù)等合理選擇水泵運行臺數(shù)等污水處理廠運行節(jié)能的對策工藝設計選擇v變頻調速技術的應用。使用變頻調速設備可使水泵變頻調速技術的應用。使用變頻調速設備可使水泵平均轉速比工頻轉速降低平均轉速比工頻轉速降低20 %以上。與采用檔板、以上。與采用檔板、閥門調節(jié)流量相比閥門調節(jié)流量相比,可節(jié)能

17、可節(jié)能40 %60 %。v選用新型節(jié)能泵替代老式水泵，選用流量與揚程盡選用新型節(jié)能泵替代老式水泵，選用流量與揚程盡量達到設計要求的提升泵量達到設計要求的提升泵,盡量減少水泵臺數(shù)盡量減少水泵臺數(shù),選用高選用高效率的污水泵。當采用水泵調速時效率的污水泵。當采用水泵調速時,應該選用大機組應該選用大機組和臺數(shù)少的調速水泵。和臺數(shù)少的調速水泵。污水處理廠運行節(jié)能的對策新型節(jié)能設備應用采用節(jié)能技術、設備、自動化的控制手段來節(jié)能降耗，采用節(jié)能技術、設備、自動化的控制手段來節(jié)能降耗，變頻器、瞬流抑制技術、變頻器、瞬流抑制技術、D0控制、優(yōu)化工藝參數(shù)的研究控制、優(yōu)化工藝參數(shù)的研究和實踐不斷被總結和推廣和實踐不斷

18、被總結和推廣純氧曝氣工藝氧轉移速率高，電耗低，敞開式純氧曝純氧曝氣工藝氧轉移速率高，電耗低，敞開式純氧曝氣法基建費與普通空氣法相差不多，但可節(jié)能氣法基建費與普通空氣法相差不多，但可節(jié)能30-40%對于具有脫氮功能的較大型活性污泥反應池對于具有脫氮功能的較大型活性污泥反應池,也可以通也可以通過控制曝氣池出水的過控制曝氣池出水的NH4-N含量含量(NH4-N5mg/L)來調節(jié)來調節(jié)供氣量供氣量污水處理廠運行節(jié)能的對策新型節(jié)能設備應用精確曝氣可利用精確曝氣可利用D0控制有效減少氧的過量供給。控制有效減少氧的過量供給。D0控制和曝氣池供氧轉向模糊邏輯控制策略，以精確控控制和曝氣池供氧轉向模糊邏輯控制策

19、略，以精確控制曝氣池內的氧濃度，收到顯著節(jié)能效果。精確曝氣控制曝氣池內的氧濃度，收到顯著節(jié)能效果。精確曝氣控制理念：制理念：v曝氣過程的就地控制和鼓風機動態(tài)壓力控制曝氣過程的就地控制和鼓風機動態(tài)壓力控制v根據(jù)實際負荷，精確動態(tài)調節(jié)曝氣根據(jù)實際負荷，精確動態(tài)調節(jié)曝氣v菱形控制閥的精確氣量控制，閥位合理動作菱形控制閥的精確氣量控制，閥位合理動作v氣體流態(tài)的同步校正，連續(xù)監(jiān)測，實時調整氣體流態(tài)的同步校正，連續(xù)監(jiān)測，實時調整污水處理廠運行節(jié)能的對策新型節(jié)能設備應用污水處理廠運行節(jié)能的對策新型節(jié)能設備應用污水處理廠運行節(jié)能的對策污泥系統(tǒng)改進u增加厭氧消化預處理工藝增加厭氧消化預處理工藝 u太陽能用于污泥

20、消化與干燥太陽能用于污泥消化與干燥u污泥濃縮脫水一體化污泥濃縮脫水一體化u污泥減量化技術應用，如：代謝解偶聯(lián)、增加維持污泥減量化技術應用，如：代謝解偶聯(lián)、增加維持能量消耗、強化隱性生長、微型動物捕食、高溶解氧能量消耗、強化隱性生長、微型動物捕食、高溶解氧工藝和膜生物反應器等污泥減量技術。工藝和膜生物反應器等污泥減量技術。污水處理廠運行節(jié)能的對策污泥系統(tǒng)改進污水處理廠運行節(jié)能的對策物料循環(huán)降低物料消耗，如新型降低物料消耗，如新型PAM、混凝劑的使用、混凝劑的使用中水回用中水回用污泥的填埋、農用、焚燒、制造建材等污泥的填埋、農用、焚燒、制造建材等 從污水中回收有價值的物料如磷。從污水中回收有價值的

21、物料如磷。污水處理廠運行節(jié)能的對策能量循環(huán)利用能量回收可從污水和污泥中進行：能量回收可從污水和污泥中進行：污水含有較多的低位熱值，所謂污水含有較多的低位熱值，所謂“熱泵熱泵”。污泥中回收熱量污泥中回收熱量:一是污泥厭氧消化氣利用，二是熱一是污泥厭氧消化氣利用，二是熱解處理煉油解處理煉油;三是污泥焚燒熱的利用。三是污泥焚燒熱的利用。鼓風機的余熱利用。對高濃度污水，由于其耗電量鼓風機的余熱利用。對高濃度污水，由于其耗電量大，鼓風機供出的熱風溫度高達大，鼓風機供出的熱風溫度高達150，含有較多的，含有較多的尚未利用的余熱。尚未利用的余熱。 污水處理廠運行節(jié)能的對策電氣設備改進u變壓器配置：針對污水廠超前建設，有時采用一大