摘要：秦皇島某污水處理廠采用A2/O工藝進(jìn)行污水處理, 設(shè)計(jì)出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值要求。由于對污水排放要求的提高, 該廠出水不能外排, 需進(jìn)入中水廠進(jìn)行深度處理�；谖鬯幚韽S現(xiàn)狀, 在分析工藝能耗構(gòu)成的基礎(chǔ)上, 通過合理確定污水處理程度, 調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量分配, 對污水提升泵進(jìn)行變頻改造與優(yōu)化運(yùn)行, 達(dá)到了降低污水處理廠能耗的目的。
目前，我國城市污水處理廠平均電耗為0.290 kW˙h /m3〔1〕，高于歐美污水處理廠能耗，隨著我國對城市污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，污水處理過程電耗將增加0.05～0. 25 kW˙h /m3〔1〕。因此，廢水的達(dá)標(biāo)排放和處理過程的節(jié)能降耗成為當(dāng)前污水處理廠管理和技術(shù)改進(jìn)的工作重點(diǎn)〔2〕。
秦皇島某污水處理廠采用A2/O工藝處理入廠污水，近年來平均能耗約為0.3 kW˙h /m3,高于國內(nèi)平均水平。對此，該廠對生產(chǎn)過程中的能耗環(huán)節(jié)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，采取了控制污水處理程度，以及對污水提升泵進(jìn)行變頻改造與優(yōu)化運(yùn)行等節(jié)能措施，降低了污水處理過程的能耗。
1 污水處理工藝及現(xiàn)狀
秦皇島某污水處理廠設(shè)計(jì)處理能力為4萬m3/d,采用A2/O的處理工藝，設(shè)計(jì)出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值要求。其工藝流程如圖 1所示。
圖 1 秦皇島某污水處理廠污水處理工藝流程
2 污水處理廠能耗及分析
隨著我國對城市污水處理廠污水排放要求的提高，該污水處理廠出水不能直接外排，其出水需進(jìn)入另一家中水廠進(jìn)行深度處理。中水廠采用“生物陶粒濾池+纖維球過濾+氯消毒”的深度處理工藝，處理能力為4 萬m3/d,處理出水作為工業(yè)用水進(jìn)行回用，目前主要用于港口抑塵、煤炭碼頭噴灑降塵等作業(yè)。中水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：SS 20 mg/L ,CODCr 100 mg/L ,BOD5 20 mg/L ,NH3-N 45 mg/L,pH為6~9。
2.1 污水處理廠能耗環(huán)節(jié)
該污水處理廠污水處理工藝包括物理處理、生化處理以及污泥處理3個單元過程，各單元過程所使用設(shè)備功率及運(yùn)行能耗比例如表 1所示。
表 1 污水處理廠設(shè)備功率及運(yùn)行能耗
由表 1可知，污水處理過程中的能耗主要集中在生化處理和物理處理環(huán)節(jié)，分別占全廠污水處理能耗的68.42%和28.99%.在生化處理環(huán)節(jié)，曝氣能耗占了41.15%,其次是污泥回流和水下推進(jìn)，各占9.52%和9.26%;在物理處理環(huán)節(jié)，污水提升能耗占了23.15%.因此，通過控制生化曝氣和優(yōu)化污水提升環(huán)節(jié)的運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)對污水處理廠能耗的有效控制。
2.2 生化處理過程耗能分析
2012年該廠處理廢水1 000多萬t,年運(yùn)行320 d,電耗約0.299 kW˙h/m3.2012年污水處理廠的運(yùn)行情況如表 2所示。
表 2 2012年污水處理廠的運(yùn)行情況
由表 2可知，污水處理廠處理出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
由于該污水處理廠出水不能直接外排，而是進(jìn)入中水廠進(jìn)行深度處理，依據(jù)中水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，可考慮降低污水處理廠污水中有關(guān)污染物的處理程度，進(jìn)而降低生化過程的曝氣量，實(shí)現(xiàn)污水處理能耗最大程度的降低。
根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)的二級標(biāo)準(zhǔn)限值要求和中水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，確定污水處理廠出水BOD5 達(dá)到20 mg/L、NH3-N 達(dá)到25 mg/L.污水原有處理程度與至確定出水值處理程度的曝氣量之比如表 3所示。
表 3 污水原有處理程度與至確定出水值處理程度的曝氣量之比
由表 3可以看出，BOD5和NH3-N處理程度的增加導(dǎo)致曝氣量的增加，由此增大了污水處理電耗。相比于BOD5,NH3-N硝化程度的提高導(dǎo)致電耗的增加較大。因此，合理確定污水的處理程度，可降低生化處理過程的電耗。
3 節(jié)能措施及運(yùn)行結(jié)果
該污水處理廠的節(jié)能措施主要包括兩方面：
(1)通過合理確定污水的處理程度控制生化過 程曝氣量。依據(jù)污水處理廠確定的出水BOD5 達(dá)到20 mg/L、NH3-N 達(dá)到25 mg/L的指標(biāo)要求，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量的分配，控制生化處理過程的曝氣量，達(dá)到節(jié)能的目的。
(2)對污水提升泵進(jìn)行變頻改造，通過優(yōu)化污水提升泵的組合運(yùn)行實(shí)現(xiàn)節(jié)能。該污水處理廠有5臺污水提升泵，對其中1臺污水提升泵進(jìn)行了變頻改造，變頻器型號為BLe-B6J-4T0300.在污水處理過程中，根據(jù)來水量的大小，控制其他4臺泵與變頻污水提升泵配合使用，實(shí)現(xiàn)污水提升環(huán)節(jié)的節(jié)能。污水提升環(huán)節(jié)通過變頻改造與優(yōu)化運(yùn)行，其電耗由占總電耗的23.15%降低為17.3%。
2013年該污水處理廠實(shí)施了節(jié)能措施，其污水處理電耗降為0.288 kW˙h/m3，與2012年相比，電耗下降0.011 kW˙h/m3。2013年污水處理總量為 10 013 315 m3，則節(jié)約電8.01萬kW˙h，節(jié)能效果顯著。
4 結(jié)論
該污水處理廠的主要耗能環(huán)節(jié)為生化曝氣環(huán)節(jié)和污水提升環(huán)節(jié)，分別占污水廠總能耗的41.15%、23.15%.該污水處理廠通過合理確定生化過程污水處理程度，降低生化過程的曝氣量，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量在生化池與貯泥池的分配，同時對污水提升泵進(jìn)行變頻改造并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了污水處理過程的節(jié)能。
