节能降耗—控制运营成本的关键因素

时间：2009-06-30 16:01

来源：中国水网

作者：周芸

上海市政设计研究总院张辰总工

　　污水处理是耗能行业，能耗为0.15~0.28kW•h/m³污水，如按每立方米污水节省0.01kW•h计，全国每年可节省能耗1亿多元。我国污水处理厂的处理设施不如发达国家完备，但能耗却高于发达国家：城市污水处理厂电耗约占总能耗的60%～90％；在所有电耗中，污水生物处理占50％～70％，污水提升和污泥处理分别占10％～20％和10％～25％。在污水处理特许经营市场红火发展的今天，节能降耗无疑是降低污水处理厂后续运营成本的关键因素。在由中国水网和清华大学联合主办的“2009水业高级技术论坛”中，上海市政设计研究总院的张辰总工以处理量占上海市城市污水总产量近1/2的特大型城市污水处理厂—白龙港污水处理厂采用的节能技术为例详细阐述了对于节能设备、先进控制参数、节能工艺等的选取及节能效果，相关数据源自于上海市政设计研究总院、河海大学、同济大学的联合课题，目前还未结题，因此部分数据后续有可能会调整。

　　白龙港污水处理厂是特大型城市污水处理厂，现状规模已达200万m³/d，远期将达342万m³/d，处理量占上海市城市污水总产生量的1/2左右，年能耗近1亿kW•h，年COD消减量达13.5万t左右。

水力高效分配节能技术

　　污水处理厂改造的工艺技术里面，特别是对于大型的污水处理厂水力改造、水力如何分配更为重要，水力高效分配节能技术主要由稳定分流和均匀配水两部分组成，对于像白龙港这样特大型的污水处理厂，水流量的变化幅度非常大，在120万m³/d~256万m³/d之间均有可能，通过稳定的分流器使得进入生物反应池的流量稳定。由于白龙港污水处理厂原已有一级处理强化措施，所以对于整个配水槽、堰等等进行了改造，局部拆除折线堰，减小堰前堰后水位差，充分利用折线堰后空间的过流能力，提高总配水渠的利用率，降低总配水渠最高水位，水头损失由0.232m>0.15m（设计要求）调整为0.134m<0.15m（设计要求）。如下图是均匀配水模型装置，是白龙港污水处理厂40万m³/d中一组12条10米宽的沉淀池，由于占地的限制如采用中间均匀配水有一定的难度，因此采用了侧向进水，而侧向进水必然带来第一条槽与最后一条槽之间水流量均匀分配的问题，整个槽宽度为150米，通过模型实验设计了A、B两个配水渠，对两者配水的情况分别做了模拟试验，同时在水力设计中也提出了精确设计的理念，采用毫米为单位代替原先以公分为单位计算水头损失等参数。通过整个水力模型的试验，确定最后调配水堰的水头损失为0.058米。

均匀配水模型装置

多模式A/A/O高效低耗运行技术

　　白龙港污水处理厂本身为A²/O工艺，对于200万m³/d的污水处理厂，随着水量、水质的变化所有的参数不可能及时调整，因此在旁边设置了中试装置，通过中试装置上面参数的调整指导整个运营的控制和调整。如下图为100万m³/d的多模式A/A/O中试装置，在线同步运行。目前阶段研究结果是：白龙港污水厂进水具有良好的可生化性，易于微生物利用，但碳源含量不足，未达到同时脱氮除磷的最优碳源含量；对于倒置A/A/O而言，适宜混合液回流比范围为1.0~2.0，水温较高时好氧池DO应不超过1.4~1.5mg/L（一般设计为2.0mg/L），厌氧池进水量宜为工艺总进水量的30%；白龙港污水厂生化工艺进水规模达200万m³/d时，都能够达到排放标准，夏秋季节倒置A/A/O出水一级B达标率可保持95%以上（白龙港污水处理厂面临着从二级标准提高到一级B标准的需求，可以看出通过自身的改进而不需增加生物反应池即可达到）；采用A/A/O，1.5倍混合液回流比即可满足工艺需要；冬季低温环境条件下，进水规模为80万m³/d时，出水一级B达标率可保持90%以上，进一步提高进水规模，出水可满足二级标准，总体上使得整个生物处理处于低耗运行状态。

100万m³/d的多模式A/A/O中试装置

复合高效脱氮除磷工艺技术

　　目前白龙港污水处理厂是达二级的排放标准，今年扩建目标为一级B标准，是通过增加生物反应池的停留时间还是通过自身的改进达到新的排放标准？白龙港总投资20亿元，去年刚刚通水，无论在理念上还是情感上考虑都选择了后者。在自身水质的调整中，通过中试试验确定填料的单位质量、填料投加比例、生物增加量等参数，填料投加过少会起不到强化的作用，但如果投加过多悬浮污泥系统又难建立，白龙港的进水水质浓度比较低，如果膜长得好的话，活性悬浮污泥长起来有一定的难度。通过中试试验寻找平衡使得白龙港污水处理厂可以顺利达标，针对白龙港的水质确定填料投加比在10%~20%、填料规格为Ø25×9mm、填料堆积个数为135256个/m³、比表面积﹥500m²/m³、空隙率﹥95﹪。同时对于泥龄的控制也做了分析研究，单一活性污泥和复合活性污泥对于出水的氨氮有明显改善，且出水氨氮浓度相当的情况下复合活性污泥工艺的泥龄小于单一活性污泥法工艺，但对除磷影响较小。

编辑：周芸