污水處理廠運(yùn)行節(jié)能技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)1第一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三報(bào)告目錄我國(guó)與國(guó)外在運(yùn)行節(jié)能方面的差距2對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的展望4污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析31污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策33第二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析

污水處理是能源密集(energyintensity)型的綜合技術(shù)，廠內(nèi)所用的能量有電能和熱能。其中，電耗約占總能耗60-90%，主要用于污水的提升、生物系統(tǒng)的供氧以及污泥處理這幾個(gè)工藝過(guò)程，節(jié)能的空間很大。近年來(lái)主要研究?jī)?nèi)容有:新工藝的研究和開發(fā)各單元操作中新設(shè)備的選用資源化利用(Reuse和Recycle)。

第三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三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:要求達(dá)到的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)采用的工藝過(guò)程及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)方法及管理水平處理級(jí)別不同，能耗相差較大，處理方法不同，能耗也有較大差異第四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，我國(guó)城市污水處理廠的數(shù)目和處理能力都有了迅速增長(zhǎng)，但還存在著一些問(wèn)題：運(yùn)行費(fèi)太高，運(yùn)行費(fèi)中主要是能耗大，一般約占整個(gè)管理費(fèi)用的40%左右實(shí)際處理污水量達(dá)不到設(shè)計(jì)水平，容積偏大、負(fù)荷偏小，造成資源和能源浪費(fèi)工業(yè)廢水超標(biāo)排放，畸形提高污水廠負(fù)荷，應(yīng)加強(qiáng)上游污染監(jiān)控治理第五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析 城市污水處理廠具體電耗分布如下表舉例：部分污水廠電耗情況處理規(guī)模（萬(wàn)噸）處理等級(jí)電耗（度）備注1.220.218無(wú)消化220.2324.5-520.3351.420.255有消化 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15-40%，可見(jiàn)污水處理是節(jié)能重點(diǎn)，其中又以提升泵和風(fēng)機(jī)為重中之重。第六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析 清華大學(xué)楊凌波等人對(duì)我國(guó)559座城鎮(zhèn)污水處理廠2006年的能耗狀況分析如下：工藝單元過(guò)程耗電量/kwh·m-3所占比例/100%進(jìn)水泵類0.0622.6沉砂池、沉淀池、濃縮池0.00642.4回流污泥泵0.027.5曝氣池供氧設(shè)備0.15257污泥處理0.0217.9化驗(yàn)、辦公等附屬設(shè)備0.0072.6總計(jì)0.226100%第七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現(xiàn)狀分析

我國(guó)現(xiàn)階段污水處理廠電耗主要分布在0.1-0.4度。2006年我國(guó)污水處理廠平均電耗0.290度,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,相當(dāng)于20世紀(jì)初甚至更早期的能耗水平,仍然具有較大的節(jié)能潛力。 而0.440度的能耗則可以作為將來(lái)政府監(jiān)管污水處理廠運(yùn)行績(jī)效時(shí)的警戒上限值。第八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三我國(guó)與國(guó)外在運(yùn)行節(jié)能方面的差距 提升泵的電耗一般占全廠電耗的10-20%，是污水廠的節(jié)能重點(diǎn)，提升泵的節(jié)能首先應(yīng)從設(shè)計(jì)入手，進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，對(duì)于已投產(chǎn)的污水廠，仍能通過(guò)加強(qiáng)管理或更換部分設(shè)備進(jìn)行節(jié)能。 表中污水廠均為老廠，處理單位污水耗電量約0.262,表面上看與日本平均0.260相近,比美國(guó)0.20稍高。 但日本沉砂池普遍有洗砂、通風(fēng)、脫臭等,約耗電0.01;美、日兩國(guó)普遍對(duì)出水進(jìn)行消毒處理,該項(xiàng)電耗約0.002;美、日兩國(guó)對(duì)污泥都進(jìn)行消化、脫水、焚燒處理,美國(guó)還進(jìn)行氣浮處理約耗電0.05~0.1,而回收的能源均未計(jì)算在內(nèi)。另外,美、日兩國(guó)自控設(shè)備比我們多,照明空調(diào)等耗電也少。可見(jiàn)老廠節(jié)能問(wèn)題十分突出,潛力巨大。

第九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三我國(guó)與國(guó)外在運(yùn)行節(jié)能方面的差距 根據(jù)有關(guān)資料介紹，日本每年消耗于排水系統(tǒng)的電耗為20億千瓦小時(shí)、重油46萬(wàn)千升，約占全國(guó)總能耗的10%，其中泵站每年耗電約2億千瓦小時(shí)、重油2萬(wàn)千升，污水處理廠每年耗電18.39億千瓦小時(shí)、重油44.34萬(wàn)千升，電耗為排水泵站的9倍，重油為22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(shè)施電耗比為:鼓風(fēng)占61.8%，污水提升占12.9%，脫水機(jī)占8.1%，污泥處理占4.4%，其他占12.8%。我國(guó)鼓風(fēng)占污水廠總電耗的比例更大，約占70%。第十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三我國(guó)與國(guó)外在運(yùn)行節(jié)能方面的差距 污水處理廠的能耗費(fèi)用在污水處理的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用中一般占30%左右。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國(guó)污水處理廠處理1m3污水的耗電量一般為0.14～0.28,如果包括污泥處理在內(nèi),1m3污水的耗電量為0.19～0.36,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國(guó)、日本等國(guó)家。其中曝氣設(shè)備動(dòng)力消耗量約占總能耗的40%～50%,是污水廠的用能第一大戶,污水、污泥提升泵的電耗可達(dá)10%～20%。中小型污水處理廠一般建廠時(shí)間較長(zhǎng),工藝相對(duì)落后,能耗水平更高。但中小型污水處理設(shè)備具有造價(jià)低、投資見(jiàn)效快、維護(hù)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活等優(yōu)勢(shì),如果能降低曝氣設(shè)備及提升泵的能耗,中小型污水廠可達(dá)到降低成本的目的。發(fā)達(dá)國(guó)家在污水處理節(jié)能降耗方面進(jìn)行了很多研究和實(shí)踐,而國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)目前側(cè)重在設(shè)施建設(shè),對(duì)于污水處理的節(jié)能降耗及優(yōu)化運(yùn)營(yíng)尚未進(jìn)行系統(tǒng)地研究。第十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三我國(guó)與國(guó)外在運(yùn)行節(jié)能方面的差距 由于老一套的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，污水處理廠存在嚴(yán)重的污染和浪費(fèi)。綜觀當(dāng)前國(guó)內(nèi)水工業(yè)市場(chǎng)，絕大多數(shù)是老企業(yè)，設(shè)備陳舊，工藝及供電設(shè)備老化，自動(dòng)化水平低下，水耗藥耗材耗嚴(yán)重，先進(jìn)控制技術(shù)極少采用。就是近幾年來(lái)新建擴(kuò)建改建的水處理工程，花了不少投資組建的FCS、DCS及PLC監(jiān)控系統(tǒng)也不是名符其實(shí)的，不能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，造成許多資源白白浪費(fèi)。更有許多處理廠站，存在先天性的不足，工藝設(shè)計(jì)不合理，工藝流程布局混亂，變電站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，使得電力電纜和控制電纜大多太長(zhǎng)。特別是水泵機(jī)組的配置不夠科學(xué)，使得給排水系統(tǒng)的電耗居高不下。噸水的單位電耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)歐美、日本等國(guó)家。水工業(yè)的節(jié)能降耗到了刻不容緩的地步。第十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策第十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——工藝設(shè)計(jì)選擇

在工藝設(shè)計(jì)中選擇新工藝。應(yīng)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。其中厭氧工藝以其能耗低受到關(guān)注，第三代厭氧反應(yīng)器如EGSB，ASBR，ABR等。以下幾條工藝設(shè)計(jì)選擇技術(shù)路線：對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改造或予以替代的技術(shù)路線自然生物凈化與人工生物凈化相結(jié)合的技術(shù)路線以深水?dāng)U散排放為主，處理為輔的技術(shù)路線以回用為目標(biāo)的污水人工深度處理技術(shù)路線第十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——工藝設(shè)計(jì)選擇污水提升泵房：污水提升泵房節(jié)能消耗，主要考慮污水提升泵如何進(jìn)行電能節(jié)約，正確科學(xué)選泵，減少污水提升高度，減少摩擦沉砂池：采用重力排砂，避免使用機(jī)械排砂初次沉淀池：初沉池的能耗是比較低的生物處理構(gòu)筑物：生物膜法處理和活性污泥法相比能耗低二次沉淀池：二次沉淀池能耗比較低污泥處理：能量消耗相當(dāng)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。

第十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——工藝設(shè)計(jì)選擇

提升泵的電耗一般占全廠電耗的10%~20%，它的節(jié)能首先應(yīng)從設(shè)計(jì)入手,對(duì)于已投產(chǎn)仍能通過(guò)加強(qiáng)管理或更換部分設(shè)備進(jìn)行節(jié)能。對(duì)于軸流泵和導(dǎo)葉式混流泵,可采用變角調(diào)節(jié);對(duì)于離心泵和蝸殼式混流泵,則可采用變速調(diào)節(jié)對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的廠,可采用變頻調(diào)速技術(shù),選用新型節(jié)能泵,合理選擇水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)等第十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——工藝設(shè)計(jì)選擇變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用。使用變頻調(diào)速設(shè)備可使水泵平均轉(zhuǎn)速比工頻轉(zhuǎn)速降低20%以上。與采用檔板、閥門調(diào)節(jié)流量相比,可節(jié)能40%～60%。選用新型節(jié)能泵替代老式水泵，選用流量與揚(yáng)程盡量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的提升泵,盡量減少水泵臺(tái)數(shù),選用高效率的污水泵。當(dāng)采用水泵調(diào)速時(shí),應(yīng)該選用大機(jī)組和臺(tái)數(shù)少的調(diào)速水泵。第十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——新型節(jié)能設(shè)備應(yīng)用采用節(jié)能技術(shù)、設(shè)備、自動(dòng)化的控制手段來(lái)節(jié)能降耗，變頻器、瞬流抑制技術(shù)、D0控制、優(yōu)化工藝參數(shù)的研究和實(shí)踐不斷被總結(jié)和推廣純氧曝氣工藝氧轉(zhuǎn)移速率高，電耗低，敞開式純氧曝氣法基建費(fèi)與普通空氣法相差不多，但可節(jié)能30-40%對(duì)于具有脫氮功能的較大型活性污泥反應(yīng)池,也可以通過(guò)控制曝氣池出水的NH4-N含量(NH4-N<5mg/L)來(lái)調(diào)節(jié)供氣量第十八頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——新型節(jié)能設(shè)備應(yīng)用 精確曝氣可利用D0控制有效減少氧的過(guò)量供給。D0控制和曝氣池供氧轉(zhuǎn)向模糊邏輯控制策略，以精確控制曝氣池內(nèi)的氧濃度，收到顯著節(jié)能效果。精確曝氣控制理念：曝氣過(guò)程的就地控制和鼓風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)壓力控制根據(jù)實(shí)際負(fù)荷，精確動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)曝氣菱形控制閥的精確氣量控制，閥位合理動(dòng)作氣體流態(tài)的同步校正，連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)調(diào)整第十九頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——新型節(jié)能設(shè)備應(yīng)用第二十頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——新型節(jié)能設(shè)備應(yīng)用第二十一頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——污泥系統(tǒng)改進(jìn)增加厭氧消化預(yù)處理工藝太陽(yáng)能用于污泥消化與干燥污泥濃縮脫水一體化污泥減量化技術(shù)應(yīng)用，如：代謝解偶聯(lián)、增加維持能量消耗、強(qiáng)化隱性生長(zhǎng)、微型動(dòng)物捕食、高溶解氧工藝和膜生物反應(yīng)器等污泥減量技術(shù)。第二十二頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——污泥系統(tǒng)改進(jìn)第二十三頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——物料循環(huán)降低物料消耗，如新型PAM、混凝劑的使用中水回用污泥的填埋、農(nóng)用、焚燒、制造建材等從污水中回收有價(jià)值的物料如磷。第二十四頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——能量循環(huán)利用 能量回收可從污水和污泥中進(jìn)行：污水含有較多的低位熱值，所謂“熱泵”。污泥中回收熱量:一是污泥厭氧消化氣利用，二是熱解處理煉油;三是污泥焚燒熱的利用。鼓風(fēng)機(jī)的余熱利用。對(duì)高濃度污水，由于其耗電量大，鼓風(fēng)機(jī)供出的熱風(fēng)溫度高達(dá)150℃，含有較多的尚未利用的余熱。

第二十五頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三污水處理廠運(yùn)行節(jié)能的對(duì)策——電氣設(shè)備改進(jìn)變壓器配置：針對(duì)污水廠超前建設(shè)，有時(shí)采用一大一小兩臺(tái)變壓器的搭配,更方便根據(jù)負(fù)荷切換運(yùn)行低壓配電：無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆稚⒕偷匮a(bǔ)償減少電能線路傳輸，選用電導(dǎo)率較小材質(zhì)的電纜，增大電纜的截面電機(jī)配置及控制的優(yōu)化，避免電機(jī)“大馬拉小車”，合理選擇電機(jī)容量。第二十六頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的展望 對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的中小型污水處理廠,大都存在工藝落后、設(shè)備老化、能耗較高等問(wèn)題,但在節(jié)能方面也存在較大的節(jié)能潛力。 今后對(duì)污水處理廠的主要研究方向有：對(duì)關(guān)鍵工藝段的節(jié)能降耗研究污泥焚燒及焚燒后殘?jiān)馁Y源化利用研究第二十七頁(yè)，共三十一頁(yè)，編輯于2023年，星期三對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的展望 未來(lái)技術(shù)路線分解如下：以節(jié)能、降耗