【精品】污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径

污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径

城市污水处理厂消耗的能源主要包括电、燃料及药剂等潜在能源，其中电耗占总能耗的60％～90％，具体电耗分布情况因工艺和管理水平的不同而有差异(见表1)。

太原北郊污水

厂1。420。255

有消

化

根据资料分析不难得出以下结论：

①污水处理电耗占全厂总电耗的50%～80％，污泥处理仅占15％~40％，可见污水处理是处理厂耗电大户，自然也就是节能重点。其中又以提升泵、风机为重中之重.

②表1列出4个污水厂均为老厂，无污泥脱水等工艺，处理单位污水耗电量约0。262kW·h/m3，从表面上看与日本全国平均0.260

kW·h/m3相近，比美国0。20kW·h/m3稍高。但仔细分析就会发现:日本沉砂池普遍有洗砂、通风、脱臭等，约耗电0.01kW·h/m3;美、日两国普遍对出水进行消毒处理，该项电耗约0.002kW·h/m3；美、日两国对污泥都进行消化、脱水、焚烧处理，美国还进行气浮处理,约耗电0.05～0.1kW·h/m3，而回收的能源均未计算在内。另外，美、日两国自控设备比我们多,照明空调等耗电也比我们多不少。可见老厂节能问题十分突出，潜力巨大。

2提升泵的节能

提升泵的电耗一般占全厂电耗的10%~20％，是污水厂的节能重点。提升泵的节能首先应从设计入手，进行节能设计;对于已投产的污水厂，仍能通过加强管理或更换部分设备进行节能。

2.1精确计算水头损失,合理确定泵扬程

从泵的有效功率N

U =γQH可以看出当γ、Q一定时,N

U

与H呈正比,因此降

低泵扬程节能效果显著。如天津东郊污水厂总水位差4.5m，小于纪庄子污水厂的6m，仅此一项每年即可节电100×10.4kW·h.然而，目前进行污水厂设计时，水头损失估算普遍偏高,导致泵扬程计算值偏高。在日本一般污水厂总水位差仅2.0m左右,可见我们的差距还很大.

降低泵扬程可采取以下措施：

①总体布置要紧凑。连接管路要短而直，尽量减小水头损失.

②改非淹没堰为淹没堰［1],落差可由35～40cm减少到10cm.

③日本总水位差小的关键在于初沉池、曝气池、二沉池均采用方形平流式，三池为一体，首尾相连，水流通畅，从而最大限度地减小了水头损失。虽然造价比辐流式要高一些，但其差价很快可以从节电效益得到补偿。平流式沉淀池在我国应用较少，主要原因是刮泥设备不过关，近年来环保设备技术水平有了长足进步，所以平流式沉淀池应用前景广阔.

2。2流量调节方式

污水厂进水量往往随时间、季节波动，如果按目前通行的以最大流量作为选泵依据，水泵全速运转时间将不超过10%［2］，大部分时间都无法高效运转，造成能源浪费。

由轴功率N=N

U /η

1

(η

1

为泵运行效率）可以看出，一定流量扬程下N

U

是一定

的，而泵的轴功率直接由η

1

决定，所以应选择合适调控方式，合理确定泵流量,以保证泵始终高效运转.

2。2.1转速加台数控制方式

目前国外大型污水厂普遍采用转速加台数控制方法，定速泵按平均流量选择,定速运转以满足基本流量的要求；调速泵变速运转以适应流量的变化，流量出现较大波动时以增减运转台数作为补充。但是由于泵的特性曲线高效段范围不是很大，这就决定了对于调速泵也不可能将流量调到任意小，而仍能保持高效。四种调速方法效率-转速关系如图1。

2.2。2其它调节方式

除调速外还有一些流量调节方式,不需添置设备，只需加强管理,就可很快收到可观效益。

①机构调节

主要指水量出现大的波动时关闭或开启出水闸，这样虽然会增大水头损失,但因N-Q曲线为上升曲线，所以还是有一定节能作用的.

②运行方式调节

一般可以很简单地采用随进水量增减台数的方法进行，通过缩短运行时间达到节能目的。这一点在各厂都已采用，但要注意对于大型水泵，因为启动电流很大，所以应尽量避免频繁启动。

③调整改造

离心式水泵都配有一系列直径的叶轮,可简单地通过更换叶轮使水泵适应低于额定流量的流量。另外,在确认流量为恒定低流量后，还可以采用切削叶轮的方法。

2。3选用高效电机及传动装置

泵系统电耗W=tN

U /(η

1

η

2

η

3

)

式中η

2、η

3

——传动效率和电机效率

t---运行时间

因此可从η

2、η

3

入手,采用高效电机进行节能。

高效电机没有一个准确定义，一般效率比常规电机高2％~8％,虽然提高幅度不大,但因为污水泵大多为大功率、24h运转,所以即便只提高1％,节能效果也是很明显的。

当然高效电机价格比普通电机高15％～60％，所以采用该方法应进行经济校核,看是否能在使用期内由节电效益收回投资。

3曝气系统的节能

鼓风曝气系统电耗一般占全厂电耗的40％~50％,是全厂节能的关键.最根本的节能措施就是减小风量，而减小风量必须提高扩散装置效率，降低污泥对氧的需求.

3。1扩散装置

3。1.1改进布置方式

传统的曝气池，曝气管是单边布置形成旋流,过去认为这种方式有利于保持真正推流，另外可以减小风量，但经过多年实践与研究发现，这种方式不如全面曝气效果好。全面曝气可使整个池内均匀产生小旋涡，形成局部混合，同时可将小气泡吸至1/3到2/3深处，提高充氧效率，见表2.

表2不同充氧方式的效率[3］

曝气方式

单边曝

气

全面曝气

(间距6。1m）中心曝

气

全面曝气

（间距3。05m）

充氧效率kgO

2

/（kW·h）1。051。57 1.331。82

3.1。2采用微孔曝气器

微孔曝气器可以减小气泡尺寸，增大表面积，因而转移速度高，节约风量.天津东郊污水厂和纪庄子污水厂均采用微孔全面曝气，比穿孔管节电20％以上。英国有报道采用微孔曝气每去除1kgBOD可节约风量25％，电力18％［4］。日本的情况如表3所示。

表3日本不同扩散装置的效率［4］

曝气方式穿孔管微孔曝气