污水處理廠運行節能技術與發展趨勢1第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三報告目錄我國與國外在運行節能方面的差距2對未來技術發展的展望4污水處理能源消耗現狀分析31污水處理廠運行節能的對策33第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析

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

第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析

污水處理廠能耗的大小主要決定于:要求達到的出水水質標準采用的工藝過程及設備運轉方法及管理水平處理級別不同，能耗相差較大，處理方法不同，能耗也有較大差異第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析

近年來，我國城市污水處理廠的數目和處理能力都有了迅速增長，但還存在著一些問題：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40%左右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工業廢水超標排放，畸形提高污水廠負荷，應加強上游污染監控治理第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析 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模（萬噸）處理等級電耗（度）備注1.220.218無消化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%，可見污水處理是節能重點，其中又以提升泵和風機為重中之重。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析 清華大學楊凌波等人對我國559座城鎮污水處理廠2006年的能耗狀況分析如下：工藝單元過程耗電量/kwh·m-3所占比例/100%進水泵類0.0622.6沉砂池、沉淀池、濃縮池0.00642.4回流污泥泵0.027.5曝氣池供氧設備0.15257污泥處理0.0217.9化驗、辦公等附屬設備0.0072.6總計0.226100%第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理能源消耗現狀分析

我國現階段污水處理廠電耗主要分布在0.1-0.4度。2006年我國污水處理廠平均電耗0.290度,與發達國家相比,相當于20世紀初甚至更早期的能耗水平,仍然具有較大的節能潛力。 而0.440度的能耗則可以作為將來政府監管污水處理廠運行績效時的警戒上限值。第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三我國與國外在運行節能方面的差距 提升泵的電耗一般占全廠電耗的10-20%，是污水廠的節能重點，提升泵的節能首先應從設計入手，進行節能設計，對于已投產的污水廠，仍能通過加強管理或更換部分設備進行節能。 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0.20稍高。 但日本沉砂池普遍有洗砂、通風、脫臭等,約耗電0.01;美、日兩國普遍對出水進行消毒處理,該項電耗約0.002;美、日兩國對污泥都進行消化、脫水、焚燒處理,美國還進行氣浮處理約耗電0.05~0.1,而回收的能源均未計算在內。另外,美、日兩國自控設備比我們多,照明空調等耗電也少。可見老廠節能問題十分突出,潛力巨大。

第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三我國與國外在運行節能方面的差距 根據有關資料介紹，日本每年消耗于排水系統的電耗為20億千瓦小時、重油46萬千升，約占全國總能耗的10%，其中泵站每年耗電約2億千瓦小時、重油2萬千升，污水處理廠每年耗電18.39億千瓦小時、重油44.34萬千升，電耗為排水泵站的9倍，重油為22倍，所以污水處理廠的節能是非常必要的。日本污水處理設施電耗比為:鼓風占61.8%，污水提升占12.9%，脫水機占8.1%，污泥處理占4.4%，其他占12.8%。我國鼓風占污水廠總電耗的比例更大，約占70%。第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三我國與國外在運行節能方面的差距 污水處理廠的能耗費用在污水處理的營運費用中一般占30%左右。據有關統計資料顯示,我國污水處理廠處理1m3污水的耗電量一般為0.14～0.28,如果包括污泥處理在內,1m3污水的耗電量為0.19～0.36,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10%～20%。中小型污水處理廠一般建廠時間較長,工藝相對落后,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、應用靈活等優勢,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低成本的目的。發達國家在污水處理節能降耗方面進行了很多研究和實踐,而國內污水處理行業目前側重在設施建設,對于污水處理的節能降耗及優化運營尚未進行系統地研究。第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三我國與國外在運行節能方面的差距 由于老一套的經濟運轉模式，污水處理廠存在嚴重的污染和浪費。綜觀當前國內水工業市場，絕大多數是老企業，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，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FCS、DCS及PLC監控系統也不是名符其實的，不能進行網絡化監控，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。水工業的節能降耗到了刻不容緩的地步。第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——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、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：對傳統活性污泥法進行改造或予以替代的技術路線自然生物凈化與人工生物凈化相結合的技術路線以深水擴散排放為主，處理為輔的技術路線以回用為目標的污水人工深度處理技術路線第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——工藝設計選擇污水提升泵房：污水提升泵房節能消耗，主要考慮污水提升泵如何進行電能節約，正確科學選泵，減少污水提升高度，減少摩擦沉砂池：采用重力排砂，避免使用機械排砂初次沉淀池：初沉池的能耗是比較低的生物處理構筑物：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：能量消耗相當大，污泥節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，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——工藝設計選擇

提升泵的電耗一般占全廠電耗的10%~20%，它的節能首先應從設計入手,對于已投產仍能通過加強管理或更換部分設備進行節能。對于軸流泵和導葉式混流泵,可采用變角調節;對于離心泵和蝸殼式混流泵,則可采用變速調節對于運行時間較長的廠,可采用變頻調速技術,選用新型節能泵,合理選擇水泵運行臺數等第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——工藝設計選擇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20%以上。與采用檔板、閥門調節流量相比,可節能40%～60%。選用新型節能泵替代老式水泵，選用流量與揚程盡量達到設計要求的提升泵,盡量減少水泵臺數,選用高效率的污水泵。當采用水泵調速時,應該選用大機組和臺數少的調速水泵。第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——新型節能設備應用采用節能技術、設備、自動化的控制手段來節能降耗，變頻器、瞬流抑制技術、D0控制、優化工藝參數的研究和實踐不斷被總結和推廣純氧曝氣工藝氧轉移速率高，電耗低，敞開式純氧曝氣法基建費與普通空氣法相差不多，但可節能30-40%對于具有脫氮功能的較大型活性污泥反應池,也可以通過控制曝氣池出水的NH4-N含量(NH4-N<5mg/L)來調節供氣量第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——新型節能設備應用 精確曝氣可利用D0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，以精確控制曝氣池內的氧濃度，收到顯著節能效果。精確曝氣控制理念：曝氣過程的就地控制和鼓風機動態壓力控制根據實際負荷，精確動態調節曝氣菱形控制閥的精確氣量控制，閥位合理動作氣體流態的同步校正，連續監測，實時調整第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——新型節能設備應用第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——新型節能設備應用第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——污泥系統改進增加厭氧消化預處理工藝太陽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應用，如：代謝解偶聯、增加維持能量消耗、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。第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——污泥系統改進第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——物料循環降低物料消耗，如新型PAM、混凝劑的使用中水回用污泥的填埋、農用、焚燒、制造建材等從污水中回收有價值的物料如磷。第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——能量循環利用 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“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150℃，含有較多的尚未利用的余熱。

第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三污水處理廠運行節能的對策——電氣設備改進變壓器配置：針對污水廠超前建設，有時采用一大一小兩臺變壓器的搭配,更方便根據負荷切換運行低壓配電：無功補償的分散就地補償減少電能線路傳輸，選用電導率較小材質的電纜，增大電纜的截面電機配置及控制的優化，避免電機“大馬拉小車”，合理選擇電機容量。第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三對未來技術發展的展望 對于運行時間較長的中小型污水處理廠,大都存在工藝落后、設備老化、能耗較高等問題,但在節能方面也存在較大的節能潛力。 今后對污水處理廠的主要研究方向有：對關鍵工藝段的節能降耗研究污泥焚燒及焚燒后殘渣的資源化利用研究第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期三對未來技術發展的展望 未來技術路線分解如下：以節能、降耗