許志新

摘? ? 要：在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，雖然方便了人們生活和生產(chǎn)，但也對周圍的生態(tài)環(huán)境造成了較大破壞，其中污水是目前最為嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。雖然經(jīng)過多年大發(fā)展污水處理工藝和技術(shù)都取得了良好發(fā)展，但就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，能耗依然比較大，節(jié)能技術(shù)一直沒有取得重大突破，致使大量資源被無故浪費(fèi)。基于此，本文結(jié)合理論實(shí)踐，先分析了污水處理的流程，接著探討了目前污水處理節(jié)能方面存在的問題，最后提出節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用，具體如下。

關(guān)鍵詞：城市;污水處理;提升泵;流量控制

1? 引言

我國是全球人口第一大國，水資源消耗量比較大，污水排放量也比較大，在環(huán)境惡化不斷加快的背景下，國家愈發(fā)重視對水資源的保護(hù)和再利用。節(jié)能降耗是目前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本戰(zhàn)略，污水處理是治理污水污染的主要舉措，但受到污水處理工藝、技術(shù)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等因素的限制，我國污水處理能耗非常大，開展節(jié)能改造技術(shù)的研究顯得刻不容緩，對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面皆有非常重要的意義?；诖朔N情況，開展城市污水處節(jié)能改造技術(shù)的研究就顯得尤為必要。

2? 城市污水處理的流程

城市污水處理的流程是通過各種管道將城市生活和生產(chǎn)中形成的污水集中到污水處理廠，污水處理通過一系列技術(shù)和工藝對污水集中處理。污水處理工藝基本相同，主要步驟包括：格柵、沉砂池、一級處理、暴曬池、二次沉淀、加氯消毒、回收利用或者排放。污水經(jīng)過這些步驟處理之后，基本就可以達(dá)到排放的要求。但在污水處理中需要消耗大量的能源和資源，特別是電能的消耗非常大，幾乎每個(gè)環(huán)節(jié)都需要電能的支持。

3? 目前城市污水處理節(jié)能技術(shù)面臨問題

污水處理雖然可以有效緩減城市生態(tài)污染問題，利于保護(hù)現(xiàn)有的資源，但需要消耗大量的能源，應(yīng)用節(jié)能施工技術(shù)非常必要，但就目前發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國污水處理節(jié)能技術(shù)還處于發(fā)展的初級階段，仍然存在很多問題亟待解決。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，目前很多污水處理廠的設(shè)備無法達(dá)節(jié)能處理的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備過于老化，沒有及時(shí)更新。早期污水處理中，比較重視污水處理量，對能耗沒有過多考慮。但隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此種粗放式的處理模式，不再符合我國持續(xù)發(fā)展基本國策的要求，基于節(jié)能改造技術(shù)的支持[1]。

第二，能耗較大。在城市污水處理中，涉及到的能耗包括：電能、燃料、藥劑等。其中電能消耗占總能耗的70%～90%，占比比較大。如果現(xiàn)有的污水處理廠，處理1m?污水，需要消耗0.14～0.28kWh電能，如果再加污泥處理時(shí)所需的電能，處理1m?污水，需要消耗0.19～0.36kWh電能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家污水處理時(shí)所選的電能，有很高的節(jié)能空加。

4? 城市污水處節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用

4.1? 科學(xué)確定提升泵的揚(yáng)程

提升泵在運(yùn)行中有效功率的計(jì)算公式如下：

Nu=γQH

式中：

Nu——提升泵的有效功率;

γ——損耗系數(shù);

Q——水量;

H——提升泵的揚(yáng)程。

從中可以看出，當(dāng)γ和Q保持不變時(shí)，Nu和H呈正相關(guān)的關(guān)系，合理確定提升泵的揚(yáng)程，可取得良好的節(jié)能效果。比如：日本城市污水處理廠，最大水位差為2m，而我國很多城市污水處理廠的最大水位差都在6m以上，每年僅此一項(xiàng)，日本就比我國節(jié)約電能100×104kWh[2]而且我國城市污水處理廠在設(shè)計(jì)施工中，損耗系數(shù)普遍較大，也是導(dǎo)致提升泵揚(yáng)塵比高的主要原因，為解決這一問題，保證提升泵的節(jié)能效果，采取如下措施：

第一，提升泵的布置要盡量緊湊有效，各連接管路要短且直，以降低水頭損失量。

第二，為降低水體落差，可將非淹沒堰，改造為淹沒堰，此種節(jié)能改造技術(shù)，可將水體落差從35cm降低到10cm[3]。

第三，日本水位差比較小的關(guān)鍵原因在于，在污水處理工程設(shè)計(jì)施工中，將初沉淀池、曝氣池、二次沉淀池聯(lián)合到一起，通過方形平流的方式，實(shí)現(xiàn)首尾相連，保證水流暢通無阻，從而有效降低了水體損失，雖然前期建設(shè)成本略高，但投入使用后，很快就可以從節(jié)點(diǎn)效益中得到補(bǔ)償。

4.2? 嚴(yán)格控制水體流量

城市污水處理廠水體流量在不同時(shí)間，不同季節(jié)波動(dòng)較大，如果按照最大流量來選擇提升泵，即便水泵始終處于全速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間不超過10%，在多數(shù)情況下，都無法實(shí)現(xiàn)高效有序的運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗浪費(fèi)非常嚴(yán)重。在流量揚(yáng)程保持不變的前提下，泵的軸功率和泵運(yùn)行效率密切相關(guān)，加強(qiáng)對流量的控制，可有效體會泵運(yùn)轉(zhuǎn)效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的，具體而言，可從以下幾個(gè)方面入手：

第一，采取多臺水泵對位控制。對位控制是城市污水處理節(jié)能的關(guān)鍵，主要指的是吸水池中水位發(fā)生變化時(shí)，可按照提前設(shè)計(jì)好的水位等級，實(shí)現(xiàn)對對位水泵機(jī)組的自動(dòng)啟停，從而更好的適應(yīng)水量變化。 對位控制節(jié)能效果顯著，而且操作簡單，使用方便。

第二，采用多機(jī)組自動(dòng)流量級配編組控制技術(shù)。主要是按照提升泵的實(shí)際來水量，通過多臺水泵機(jī)機(jī)組的聯(lián)合控制，實(shí)現(xiàn)多種流量級配控制。從而保證出水量和來水量基本一致，通過此種方法，可保證吸水池中的水位時(shí)刻保持在高水位上，降低提升泵的工作揚(yáng)程，達(dá)到節(jié)能的目的[4]。比如：北京很多污水處理廠，都采用了此種控制方式，主要是在泵體的進(jìn)水渠道上重新加設(shè)一道圍堰高度為2m的溢流井，溢流井圍巖頂部下放30cm的位置布設(shè)中心控制點(diǎn)，以此點(diǎn)上下各30cm的水位置作為上下限的控制點(diǎn)。通過設(shè)置溢流井可將吸水池水位提升1.1m～1.2m，通過布置溢流量監(jiān)測儀器為提升泵站的最優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)支持，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。大量應(yīng)用實(shí)例表明，此種流量控制方法，可大幅度提升節(jié)能效果，每天可節(jié)約用電量900kWh。

4.3? 選擇高效率的曝氣設(shè)備和鼓風(fēng)設(shè)備

在城市污水處理中，常用的鼓風(fēng)曝氣設(shè)備可分為微小氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切等集中。其中中氣泡鼓風(fēng)曝氣設(shè)備在我國城市污水處理中應(yīng)用了較長時(shí)間，但轉(zhuǎn)移效率和動(dòng)力效率都比較低，節(jié)能效果不明顯。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微孔鼓風(fēng)曝氣設(shè)備被研發(fā)出來，和傳統(tǒng)中氣泡鼓風(fēng)曝氣設(shè)備相比，具有氣泡微小、比表面積更大、氧轉(zhuǎn)移效率更高、可有效節(jié)約風(fēng)量的優(yōu)勢，節(jié)電效率高出30%以上，每去除1kgBOE可節(jié)約25%的風(fēng)量和20%的電力[5]。鼓風(fēng)曝氣設(shè)備是污水處理中活性污泥法生物處理的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，選擇高效高質(zhì)量的鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，也是城市污水廠節(jié)能改造的關(guān)鍵，可采用離心式鼓風(fēng)曝氣設(shè)備，既能有效保證工作效率，也可以按照污水水質(zhì)、水量的變化情況僅是調(diào)整風(fēng)量，降低能量損耗。

5? 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了城市污水處節(jié)能改造技術(shù)，分析結(jié)果表明，污水處理的保護(hù)生態(tài)環(huán)境的主要舉措。在城市建設(shè)不斷加快的背景下，污水處理廠工作壓力倍增，能耗逐年增加，更好的響應(yīng)節(jié)能、環(huán)保、綠色發(fā)展理念，需要對現(xiàn)有的污水處理技術(shù)進(jìn)行節(jié)能改造，可從科學(xué)確定提升泵的揚(yáng)程、嚴(yán)格控制水體流量、選擇高效率的曝氣設(shè)備和鼓風(fēng)設(shè)備等方面同時(shí)入手，逐步實(shí)現(xiàn)污水資源化，節(jié)能化處理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沙軍冬.城市污水處理技術(shù)研究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（7）：28.

[2] 金東輝.中小型城鎮(zhèn)污水處理廠提標(biāo)改造技術(shù)探討[J].中國科技縱橫，2019（5）：9～10.

[3] 高原.AAO-MBR工藝提標(biāo)改造小型城市污水處理廠[J].水處理技術(shù)，2018（8）：126～128.

[4] 吳時(shí)雨，王訓(xùn)，張曉茜.污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（12）：56～57.

[5] 張凡陽.城鎮(zhèn)污水處理廠的能耗分析及節(jié)能降耗措施[J].化工管理，2018（2）：119.