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我国乡镇污水处理厂节能降耗研讨现状及发展趋势
来源:http://www.ycgqt.org 责任编辑:918博天堂注册 更新日期:2018-02-09 13:28
我国乡镇污水处理展开现状 污水处理是确保人类社会清洁安全的重要措施。如今污水处理首要选用活性污泥法为主的工艺,能有用去除有机物、氮磷等污染物和致病菌等。 我国污水处理厂从2006年起数量直线添加,而2010年后增长速度有所下降。到2014年末,全国设市

  

  我国乡镇污水处理展开现状

  污水处理是确保人类社会清洁安全的重要措施。如今污水处理首要选用活性污泥法为主的工艺,能有用去除有机物、氮磷等污染物和致病菌等。

  我国污水处理厂从2006年起数量直线添加,而2010年后增长速度有所下降。到2014年末,全国设市城市、县累计建成污水处理厂3 717座,污水处理才能1.57×108 m3/d,我国乡镇污水处理厂建造已掩盖大部分日子规模,未来污水处理厂建造数量将会放缓,但污水处理量在一守时期内仍会有所添加。

  依照杨凌波等[1]核算的我国污水处理均匀能耗为0.29 kWh/m3,依据国家动力局发布的2014年全社会用电总量为55 233亿kWh,得到污水处理占全社会用电量的份额约为0.3%。

  污水处理厂能耗首要包含直接能耗和直接能耗,其间直接能耗为用于曝气鼓风机、进步泵、回流泵等工作所需求的电能,直接能耗包含化学除磷以及污泥脱水等投加的化学药品等。一般来说,在二级处理工艺电耗中,污水进步占10%~20%,生物处理占50%~70%,污泥处理处置占10%~25%,此三部分所占份额在70%以上[2]。如今我国污水处理跟着排放规范的进步,许多污水处理厂开端选用深度处理工艺,包含反硝化滤池、砂滤和紫外消毒等工艺。以包含混凝过滤和紫外消毒深度处理工艺的昆明某污水处理厂工作能耗为例,其前处理、二级处理、深度处理和污泥处理能耗所占份额分别为8.2%、65.7%、20.7%和5.4%,其间污水进步泵所占份额为8.0%,二级处理工艺回流泵所占份额为4.7%,曝气能耗所占份额为56.2%。因而,污水处理厂节能降耗要害点在进步泵和鼓风曝气两个方面。

  2污水处理节能降耗展开现状

  依据以上剖析,现有节能降耗的可能包含对现有工艺或许设备工作进行完善,下降工作能耗。此外,节能降耗也能够从污水处理工艺优化和其所含动力进行收回,由此下降污水处理厂工作能耗。

  2.1污水进步泵节能降耗研讨及其运用

  污水处理厂进水均处于管网系统结尾,其高程相对较低,所以需求用进步泵将污水进步至处理系统中,此进程耗能较多,是节能降耗的重要节点之一。目前我国污水处理厂泵能耗较高的原因包含电机功率低、规划才能与工作才能不符、水量动摇大和工作操控办理才能低一级。污水进步视点的节能降耗需求从污水进步系统进行全面的剖析。首要,在污水处理工艺规划阶段,需求全面调研现有管网系统和污水处理全流程设备,尽可能下降需求进步的污水随处理设备的高程差,并考虑选用吞没流形式。其次,需求依据污水进步量及其改变特征,挑选适宜的泵及其组合办法。依据管道系统尤其是污水流量的改变特性曲线挑选适宜的泵,满意泵工作的高效工作功率区间并在高水位条件下工作。依据污水处理量、扬程、降耗研讨现状及发展趋势水头损失和泵功率等,挑选适宜高效的泵组合,包含设置带变频调速器等的变频泵与固定功率泵之间的配比与调控,下降水泵工作轴功率,一起防止泵的频频敞开而下降其运用寿命。再者,重视泵和电机之间的匹配度,强化电机的高效工作。别的,重视管道规划,确保系统结构紧凑与工作流通,削减弯管和管道长度,下降管道输运系统的阻力和能耗。最终,需求重视工艺工作办理与设备保护,下降工作系统的滴漏、结垢与机械磨损等,确保设备和系统在高效条件下工作。

  我国各污水处理厂规划和工作中,对进步泵的改善首要是选用变频操控技能。许光泞等[3]选用部分变频泵作为调速泵的操控,能够使水泵均匀转速比工频转速下降20%以上,归纳节能功率可达20%~40%,对中小型污水处理厂,一年左右就可收回出资本钱。沉晓铃等[4]选用超声波液位计监测进水水位并结合出水管流量计反响操控潜水泵变频工作,完成节能10%左右。原建光等[5]选用变频调速技能,以调理电动机转速办法替代调理阀门或挡板,下降水位大幅改变和完成高水位工作,节电率为15%。谢添等[6]研讨对进步泵房,选用3台潜水泵,其间一台为变频泵,并设置1台超声波液位计操控实践水位,得到变频操控节能功率为39%~56%。关于变频器的挑选与否,刘礼祥等[7]以为当处理水量改变较大且后续处理抗冲击负荷才能较弱时,需求设置变频泵,反之则不必定设置变频器,由于变频器自身耗能份额为3%~5%。郭思远等[8]选用依据泵站编组轮换算法和动态液位操控算法的进水进步泵智能操控办法,完成泵站工作节能9.6%,全厂节能2.5%左右。此外,峰等[9]研讨得到经过运用前端管网的蓄水才能削减水泵工作台数,到达节能功率20%。

  2.2污水生物处理曝气节能降耗技能及其运用

  污水中污染物去除首要经过微生物生化代谢进程完成。我国污水处理生化工艺首要包含A2O工艺、氧化沟工艺和SBR工艺[8]。微生物去除污染物的生化代谢进程需求存在电子受体,此进程首要经过曝气供氧供应。因而,有用曝气是完成污染物去除和污水有用处理的重要确保手法。此外,在污染物去除的进程中如A2O反硝化脱氮需求混合液回流供应硝态氮作为电子受体,而在化学除磷进程中需求投加化学药剂强化化学沉积等也会发生必定的能耗。曝气操控是污水生物处理进程中节能降耗的要害节点,途径包含曝气设备、曝气管安置、曝气供应形式等办法的优化。

  曝气风机首要包含罗茨风机和TURPO风机,前者首要经过变频操控风量一般为中小型污水处理厂所选用,而后者首要经过风机导叶开度和敞开台数进行曝气操控。关于曝气办法,如今A2O和SBR工艺一般选用微孔曝气,而氧化沟一般选用转刷曝气或倒伞式曝气等。微孔曝气首要经过发生直径为1.5~3.0 mm的微气泡强化传氧功率,下降曝气能耗。由于微孔曝气能够强化传氧功率,所以如今许多氧化沟工艺的晋级改造也开端选用底部微孔曝气。魏建文等[10]对氧化沟工艺进行改造,由竖轴外表曝气改造为可变微孔曝气器和潜水推流器推流相结合的系统,完成单位污水处理能耗下降23%~45%。曝气办法一般包含单边曝气和全面曝气。以往以为单边曝气能够减小风量,但实践证明全面曝气能够完成均匀小漩涡,构成部分混合,强化小气泡的传递,具有更好地传氧功率。魏全源和李辰[11]以为当均选用微孔全面曝气时,选用微孔盘式曝气头比穿孔管节能20%以上。

  除曝气设备与曝气办法外,曝气量的供应办法是节能降耗的要害研讨方针。曝气量过小,将影响污水处理出水水质;曝气量过大,则形成能量糟蹋和影响活性污泥絮体结构和沉降性。曝气节能中心是在确保生化处理进程有用去除污染物、确保出水水质的前提下,按需供应所需电子受体溶解氧,到达所需与供应之间的平衡,防止曝气能耗的糟蹋。从下降能耗视点来看,首要包含操控好氧区稳定溶解氧防止过度曝气、按污水处理流程需氧量逐步下降设置梯度下降曝气量(如35%、30%和25%)、依据出水氨氮浓度设置曝气量等。传统活性污泥生化处理工艺中曝气首要是去除COD和进行硝化反响,所以供氧量的核算也首要是考虑此两个生化进程。黄浩华等[12]研讨得到能够经过操控好氧区DO质量浓度在2~3 mg/L防止过度曝气,或许经过工艺调理削减好氧区长度而下降能耗17.1%,后者一起能够进步TN去除功率。刘礼祥等[13]经过准确曝气操控生化段,选用DO信号接入操控柜并由编程转化为风压值,进而选用风压操控曝气量,完成节能27.95%;此外,关于氧化沟工艺选用转刷时序操控也能下降处理单位能耗。张荣兵等[14]选用优化曝气流量操控系统于A2O工艺,有用操控好氧区DO质量浓度,其吨水处理能耗由改造前的0.149 3 kWh下降到改造后的0.132 6 kWh,节能11.2%,并且出水水质能够很好地到达一级A规范。李建勇等[15]选用曝气流量操控系统完成对DO的操控,选用操控技能后处理能耗由0.38 kWh/m3下降到0.25 kWh/m3。谢继荣等[16]针对惯例曝气操控系统存在进水动摇条件下DO浓度动摇规模也较大的特征,提出了依据溶解氧和需气量串级操控的曝气优化操控办法,能够进一步下降工艺工作能耗8.8%。针对现有DO操控系统对低DO操控作用较差的特色,杨新宇等[17]开发出新式DO操控系统,能够很好地操控工艺中低DO浓度,运用于工艺后处理能耗由0.12 kWh/m3下降到0.096 kWh/m3。关于鼓风机操控,其间一个要害因素是防止曝气鼓风机喘振问题。马金峰等[18]指出操控鼓风机出口压力是处理喘振现象然后完成DO自动操控的必要条件,并且选用低DO和出水氨氮浓度操控能够完成系统的高效自动操控和节能降耗。此外,还能够经过ORP和pH操控污水处理进程,完成准确曝气意图,但此办法动摇较大并没有得到很好的实践运用。

  我国污水处理工艺普遍存在曝气量规划远大于实践需求量的现状,也即好氧段能够大大缩短以下降好氧能耗。鲍林林等[19]对氧化沟工艺好氧段进行改造,首要是改造好氧段前段为缺氧区,操控出水DO质量浓度为1~1.5 mg/L,不光进步了出水水质,并且处理能耗下降为0.241 kWh/m3,比改造前下降20%以上。此外,经过工艺内设备优化工作也能有用下降能耗。原建光等[20]选用低氧(0.5~0.8 mg/L)条件下工作污水处理工艺,也到达很好的污水出水水质,并完成节能的方针。杨敏等[21]对污水处理工艺进行剖析,经过下降生物池拌和功率密度完成拌和单元节能功率50%。除工艺优化工作之外,能够考虑电力运用顶峰低谷时间段,结合污水处理厂厂网归纳调控与协同优化污水处理工艺的工作,下降耗电费用。

  2.3优化或改造的污水处理节能降耗新技能研讨

  跟着对污水处理工艺功用菌的深化研讨,逐步提出能够从工艺视点完成节能的新式污水处理工艺。首要包含依据短程硝化的污水脱氮工艺、反硝化除磷工艺以及厌氧氨氧化工艺等。短程硝化工艺由于只是硝化氨氮到亚硝酸盐而非硝酸盐,所以能够节约能耗25%,一起,反硝化亚硝酸盐而非硝酸盐时也能下降脱氮对碳源的需求量,强化污水脱氮功率。关于厌氧氨氧化工艺,首要运用于高氨氮废水,由于仅需50%左右的氨氮氧化为亚硝酸盐,所以其需氧量更低,能够完成高效节能。近期也开端考虑厌氧氨氧化运用于污水处理工艺主体流程的可行性,并展开了系列探索性研讨[22]。反硝化除磷工艺首要以硝态氮为电子受体,完成同步脱氮除磷,所以也能在很大程度上节约曝气能耗。与传统强化生物除磷比较,反硝化除磷技能进步碳源运用率50%、节约曝气30%、削减污泥产值50%。

  污水自身含有的有机物就是能量载体,所以除污水处理节能之外,能够考虑污水动力化的完成。首要途径包含污水厌氧处理,新式工艺包含膜厌氧处理工艺等[23]。此外,动力收回的要点是强化污水中碳源有机物转化为生物体,然后经过厌氧发酵完成污水碳源的动力化[24]。此范畴研讨需求针对我国污泥或污水特征,进一步开发高效的反响器与处理技能工艺等。

  3结语及展望

  跟着我国污水处理厂建造的完善,未来对污水处理厂工作节能降耗需求会越来越激烈,尤其是依据精细化办理和污水处理全程优化的理念值得深化实践。要点内容包含:

  1)树立依据污水处理系统节能降耗的精细化归纳规划、工作与办理形式。

  2)开发新式节能降耗的污水处理工艺。深化研讨污水中污染物去除机制及其功用菌的驯化,开发新式污水处理工艺,深化推动关于污水处理动力化与资源化的实践,也是节能降耗的技能途径之一。

  3)依据污水处理工艺进程的模拟与准确操控技能研讨与运用。针对不同工艺,树立相应的要害能耗特征目标,并展开相应的评估与优化工作,也是未来需求深化研讨的方针。

  4)依据节能降耗效能的归纳评估办法与系统的树立与运用。需求树立依据污水处理全流程的相似生命周期评估的理念,全面评估节能降耗的影响,全面评估能耗下降的途径。此外,也需求从可持续展开视点,全面剖析能耗的影响,引进包含环境、经济和技能等方面目标的评估系统。我国乡镇污水处理厂节能

 
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