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1.1混凝、沉淀階段的注意事項
第一,在pH值控制方面,對于pH值影響水的混凝效果的程度來說,需要根據相應的混凝劑品種來決定,應該根據實際情況來選擇合適的混凝劑,在確定過程中,則需要考慮水質特征和混凝劑的特點進行,經過現場經驗分析,結合工況要求,這里采用液態聚合氯化鋁混凝劑,能有效控制pH值在7~8范圍內,達到較好的效果。第二,在水溫控制方面,應該保證合適的水溫范圍,對于較低的水溫來說,由于松散、細小的顆粒容易造成比較慢的絮凝體,這時應考慮到具有吸熱性的混凝劑水解過程的特點。對于低溫水混凝劑來說,具有黏度較大、水解困難的問題,這樣就造成了顆粒不容易進行碰撞,另外,也能使得膠體顆粒增強相關的水化作用,妨礙膠體進行凝聚。一般來說,能夠通過高分子助凝劑、混凝劑投加量增加來保證低溫水處理效果。第三,在進水量和水力條件方面,應該考慮其對于沉淀、混凝的影響,對于這個階段來說,唯一目的就是不管采用何種辦法,實現快速的均勻混合。在進行絮凝和水力混合過程中,應該保證進水水量的有效控制,根據相應的要求結合水力條件的特點,從而有效保證絮凝效果,達到設計要求。第四,在原水濁度控制方面,應該從實際情況考慮,在夏天的洪水期,具有較高的原水濁度;在冬季,具有較低的原水濁度。對于大于200NTU的夏季原水濁度高來說,可以通過利用高效的混凝劑來保證混凝沉淀效果,在其他的時候,根據要求應用普通型的混凝劑即可。第五,在控制積泥方面,為了保證有效的運行,應該控制好沉淀池、絮凝池的積泥問題,在水質處理過程中,應該有效保證進行定期的排泥和清理。并且在進行排泥周期的設置過程中,應該根據不同的原水濁度進行設置,通過有效的自動排泥控制系統來保證清理效果,還能減輕工作量,一般要保持每年清洗一次沉淀池。
1.2消毒工藝
要想保證水質安全,就應該嚴格控制消毒工作。一般來說,液氯消毒是各水廠的主要環節,應該從實際出發,參考具體的沉淀水、原水以及過濾水的水質情況,來確定相應的氯氣投加量。對于存在有機物、原水氨氮等較多的污染物情況下,則應該消耗更多的氯量。另外,夏季中存在繁殖較快的微生物、細菌情況以及冬季中存在較多的氨氮污染物等情況,都是使得氯氣消耗所增加的原因。另外,還受到相關的原水氯化物、pH值等方面的影響,根據經驗來說,一般都是將出廠水余氯控制在0.5~1.0ppm范圍。
1.3臭氧消毒工藝
針對臭氧冷卻水系統來說,主要涉及到間接和直接冷卻兩大類。對于簽核來說,主要要求使用純度非常高、不容易出現輻射的水為內環的水要求,外部冷卻水則是使用出廠水即可。要求出廠水的氯離子控制在50毫克/升內,就可以滿足冷卻設備直接應用于出廠水,否則,就應該使用間接冷卻技術。這主要是從防止設備腐蝕角度考慮,水質存在問題的冷卻水就能使得系統出現腐蝕情況。另外,在此工藝中,應該對于系統配件進行定期更換,保證臭氧發生器沒有出現生銹情況。
1.4加強水質監測
應該實時監測相關的氨氮、余氯、pH值以及濁度等方面的指標參數,化驗室應該進行相關準確的化學分析,除了進行國家飲用水的必要監測之外,還應該重點研究和分析相關的絮凝劑和消毒劑投加、原水水質等方面的檢測工作,能夠有效保證指導生產。另外,相關班組也應該對于水質檢驗進行定期和定項的檢驗。
2水廠節能降耗技術
2.1通過有效方法進一步降低電能損耗
第一,通過優化水廠的泵站,保證電能損耗在正常的生產過程中不斷降低。在進行優化水泵的過程中,應該從實際出發,目的是有效提高泵站的運行效果,使得電能盡量得到節省。在具體的優化方法中,可以采用相應的圖解法、動態規劃法以及啟發式智能方法等。在進行變化的供水量和用水量之間,保證泵站的運行具有最優的狀態,滿足省電要求。第二,泵站變配電工程設計過程應該進一步優化,保證電能損耗在生產過程中最低。考慮到水廠的技術以及資金方面的因素,有時候盡管采用了相應的電容器組手動投切措施,也不能進行有效補償效果,不能滿足有效的節電功能。所以,應該對于其泵站變配電工程設計進一步優化,能夠把手動授切改為自動的方式,使得線路損耗有所降低,電費支出也有所減少,滿足電能的節約要求。第三,對于水廠泵站的配電方案進一步優化,保證電能損耗的有效降低。當前從分析泵站的供電系統來看,在技術方面存在較為落后的缺點,所以應該通過配電方案的優化,保證能耗的有效降低。第四,清水池的電能損耗的優化也是減低能耗的有效手段。當前,針對水廠的清水池設計的優化研究比較多,主要就是通過清水池有效容積,來保證節約能耗的實現。同時,還應該對于清水池的工作進行改進。在進行內部的池內水位的抬高,可以通過異水位的設計方法提供,這樣使得滿足水位抬高以及有效進行水量調蓄工作的要求。
2.2優化生產流程和生產工藝,不斷降低藥耗
第一,應該保證礬耗程度進一步降低,對于生產自來水過程中的礬耗消耗來說,在大部分水廠中都是采用手動加礬的過程,這樣就無形使得礬耗有所增加。因此,在加礬控制中利用游動電流檢測儀加手動方式,能夠達到較好的效果,對于濾后水濁度變化可以利用動電流檢測儀進行測量得到,這樣就能保證加礬的最佳量確定,能夠有效保證為用戶提供質量穩定的自來水,同時還能有效保證加礬量的降低。第二,如果在水廠出現了礬耗過高的問題,應該對于相關的原水異常波動進行分析,要求相關技術和運行人員進行相關的處理,保證水處理的有效性,并且積極進行總結和分析,有效提高處理水平。另外,還要積極有效地參與培訓活動,使得水廠相關技術人員能具有較高的專業素養,保證有效降低礬耗。第三,可以通過相應的自動加氯系統,保證有效降低氯耗,針對水廠進行液氯消毒過程具有重要的意義。在相應的自動加氯系統中,主要包括前加氯與后加氯兩部分,能有效通過流量比例進行一定的控制,使得生產中的氯耗能夠進一步降低,有效避免產生多余的氯氣消耗。通過合理應用,能夠保證首次氯的投加的有效降低,保證二次氯投的有效性,能夠保證自來水管網具有良好的消毒能力,保證出廠水質的要求。
3結語
關鍵詞:污水處理廠;節能降耗;能耗分布
1 我國城市污水處理廠能耗及分布
城市污水處理是高能耗行業,其能耗主要包括電能、藥耗和燃料等多個方面,其中電耗約占總能耗的60%~90%,電耗也成為了污水處理廠運行成本的主要組成部分。2011 年,我國城鎮污水處理廠用電量約為100 ×108kW?h, 約占全國社會總用電量的0.2%。污水處理廠電能主要消耗在污水污泥的提升、生物處理的供氧、推動混合、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區照明等方面。其中曝氣能耗最大,約占到整個污水處理廠能耗的一半左右,此外,污泥處理環節能耗也不容忽視,我國污水處理廠在該環節的能耗約為3%~5%左右,與日本、美國等發達國家20%~30%相比有很大差距,這也反映出我國的污泥處理工藝和設備還有待進一步完善。城市污水處理廠處理單元能耗分布情況見表1。
表1 污水處理廠處理單元能耗分布
2 城市污水處理廠節能降耗途徑分析
從以上分析可以看出,我國城市污水處理廠的能耗分布主要在污水提升、處理以及污泥處理等單元,包括設備的電能消耗、污水處理和藥劑消耗等,因此,我國城市污水處理廠節能的途徑選擇應該是在曝氣和泵領域、污泥處理以及日常運行的節能設計優化等等。
2.1 污水提升泵站節能途徑
污水提升泵在整個污水處理中是主要的耗能設備之一,因此,具有優化提升泵站設計能夠產生較大的節能效果。目前國內城市污水處理廠泵的能量高消耗主要由于電機效率不高、設計的運行能力超過了實際水量所需的能量、水量波動以及運行控制不良等原因所致。提升泵的優化節能主要途徑有改工頻泵為部分變頻泵作為調速泵;所有提升泵都是變頻泵,如紹興污水處理廠通過提升水泵變頻技術改造,節能達到12%;多級動態液位控制策略技術。在實際運行過程中通過轉速加臺數控制法,實現定速泵平均流量運行;當水流出現較大波動時應該適時增減運轉臺數,調速泵變速運轉來適應水流量的變化;定期對水泵進行維護,以減少摩擦降低電耗。水泵的節能降耗最關鍵的是要提升泵的運行效率,在采用上述方法之外在泵設備上下功夫外,還需要加強日常的管理和高程布置等,結合污水處理廠的實際運行情況不斷的總結最佳運行條件,以實現效率的最大化。
2.2 曝氣設施節能途徑
曝氣機是污水處理廠耗能最多的設備之一,降低污水處理廠的能耗關鍵是要做好曝氣機的節能。在污水處理曝氣環節的操作主要有風機、空氣擴散、控制以及動力等方面,現實中造成曝氣過高能耗的原因主要有設備容量過大、操作效率低等等,因此,可以通過優化曝氣系統和智能控制來實現曝氣機的節能降耗:考慮曝氣機動力效率、氧利用率、堵塞故障以及工程造價等因素來合理選擇曝氣裝置;選擇漸減式曝氣布置,如第1~3 段分別按照35%、30%、25%進行布置;選擇溶解氧自動控制系統來實現對溶解氧濃度的控制;選擇變頻器來改變交流電機的轉速方式對風機流量進行控制,實現風機的節能。
2.3 污水處理節能途徑
污水處理環節的能耗主要產生于污水預處理和生化處理,其中預處理階段主要包括格柵、沉砂池,生化處理階段的主要能耗單元是曝氣系統(之前已作論述)。這里重點探討污水預處理環節的能耗。首先是做好格柵的安裝,雖然整個格柵本身在污水處理過程中的節能空間不大,但對后續其他設備的降耗起著重要作用,需要做好格柵的安裝,一般會選擇將格柵安裝在污水處理廠的前段或者污水渠道、泵房集水井的進口處,以此來實現對較大漂浮物的截留,減少堵塞,保證污水設施的正常運轉。曝氣沉沙池由于曝氣設備的使用而產生較高能耗,因此沉砂池的設計一般應選擇平流式和旋流式。
2.4 污泥處理節能途徑
污泥處理單元是產生能耗較大的部分,既要做好該部分的節能降耗,也需要探尋污泥資源的二次利用,因此污泥處理系統的節能主要著眼于污泥的處理和資源的回收階段。首先是污泥處理方面,目前主要包括污泥的濃縮、穩定和脫水三個環節。其中,污泥濃縮應優先使用生物氣浮技術來代替簡單的重力氣浮,以提升濃縮效率、降低能耗的效果;污泥的穩定主要有厭氧、好氧和堆肥處理,當然也有許多未經穩定處理就直接進入了脫水環節。一般厭氧消化后可以產生沼氣來彌補穩定環節的能量。污泥脫水有機械脫水和自然脫水兩種方式,目前大多選擇的機械脫水,機械脫水的主要能耗是電耗,一般使用離心脫水的電耗較低,但對污泥的預處理效果要求高,還容易磨損,還需要在實踐中探尋新的脫水工藝,提升節能降耗效果。此外,要做好污泥的回收再利用,污泥中大部分成分是揮發性有機物,在日本,60%污泥可以經由厭氧消化削減,每噸揮發性有機質可產生約680m3 的沼氣,利用磷酸型燃料電池殼獲得污水廠約50%的能源。污泥的回收途徑一般有兩種:利用污泥焚燒產生的熱能、厭氧消化氣的利用。
2.5 藥劑消耗節能途徑
藥劑消耗雖然在整個污水處理廠中所產生的能耗比例不大,但在污泥消毒、調理和除磷等環節也存在一定的節能空間。首先是除磷方式的選擇,一般會使用無需投加藥劑、污泥產量又少的生物除磷技術,但這項技術工藝較為復雜,需要在實踐中不斷的加以完善。如果選擇化學除磷,可以嘗試使用高分子混凝劑除磷,能夠有效降低藥耗;污泥調理是為了進一步提升污泥的脫水性能,通常有選擇化學調理和物理調理兩種工藝;污泥的消毒可以推薦使用輻射技術,無需高溫高壓,是污泥消毒的新技術,有利于污水處理廠的節能降耗。生物消毒由于不需要投加藥劑,也是目前國內大多數污水處理廠選擇的污泥消毒方式,這一工藝需要進一步提升污泥的脫水性能,以減少后續污泥脫水環節的能耗和藥耗。
3 加強日常生產經營管理
污水廠的節能降耗滲透于日常的生產運營管理的方方面面,加強日常生產經營管理也是污水處理廠的節能降耗的重要舉措。首先是加強教育培訓,提升人員的節能意識,樹立節能生產理念;其次是做好日常的生產經營成本分析,通過對城市污水處理廠各個處理環節的能耗分析,準確掌握不同單元的具體能耗,從而有針對性的提出控制能耗的重點環節;再次是建立節能降耗目標,把節能降耗目標設置于各個環節,對于完成預期目標的給予一定的獎勵,從而激發大家開展節能降耗的積極性。
參考文獻
[1]王崇.污水處理廠能耗分布與節能機會分析[J].市政技術,2013(3):148-151.
【關鍵詞】污水處理廠;能耗;節能降耗;優化運行
1、城鎮污水處理廠能耗組成
城鎮污水處理廠的能量是推動各生物反應池及污水處理廠正常運轉的必要條件,其能量消耗大體可以分為兩類,即直接能耗和間接能耗。直接能耗包括污水提升泵、曝氣系統、機械攪拌、污泥回流泵,污泥脫水等的電耗以及污泥消化投加的熱能等; 間接能耗包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等外加耗材生產過程所需的能量。
2、污水廠各處理單元節能降耗優化運行方法探討
2.1 提升泵房單元節能優化技術探討
污水提升泵的節能應首先從設計過程著手,考慮進行節能設計,根據管道系統的特性曲線正確科學地選擇水泵,讓水泵保證在其高效段工作,合理利用地形,減少污水的提升高度來降低水泵軸功率。
其次水泵配套電機的選擇也非常重要,選擇與水泵負荷相匹配的電機可使電機保持高效運轉,雖然高效率電機價格比標準電機價格高15%~25%,但其運行維護費用低,投入運行后該部分投資可以很快回收。因此,在污水處理廠設計或升級改造工程中,可優先選用高效電機。
2.2 生化處理單元節能優化技術探討
目前我國生化處理單元采用的技術仍然是以A/A/O 脫氮除磷工藝、氧化溝及SBR( 序批式活性污泥法) 三大工藝為主。處理單元節能降耗主要涉及3個方面: 曝氣系統(主要) 、回流系統及藥劑投加系統。
A/A/O 脫氮除磷工藝,SBR 工藝基本上都是采用微孔曝氣,氧化溝工藝多采用轉刷曝氣器、倒傘式曝氣器等進行機械曝氣。
微孔曝氣系統所需空氣量由風機提供,羅茨鼓風機和TURPO 風機是當前污水處理廠中常用的鼓風機。羅茨風機通過變頻器來實現節能,一般為中小型污水處理廠所采用,并且運行時必須采取相應的隔音措施。而TURPO 風機則利用其配套的MCP 控制開關柜,通過在線監測實時數據,結合進水流量情況進行風機導葉開度及開啟臺數的控制,對曝氣量進行控制,避免風量浪費導致能耗過高。另外微孔曝氣的曝氣裝置也是其重要組成部分,該裝置材料的選擇可提高氧氣利用率,例如近年來被我國污水處理廠廣泛采用的橡膠膜片式微孔曝氣器擴散出的微小氣泡直徑為1.5~3.0 mm,具有較高的氧利用率和動力效率,逐步淘汰了陶粒、剛玉和粗瓷等材料制成的曝氣裝置。
機械曝氣可分為轉刷(碟) 和倒傘式曝氣器兩種。對于倒傘式曝氣器來說,由于安裝的設備數量較少,因此一般給其中1~2 臺設備安裝變頻器來實現變負荷的節能運行。對于深溝式氧化溝采用轉刷(碟) 曝氣時,會相應配套推進器作為混合推流主要設備,推流設備一般耗能較低,因此水下推流設備不進行控制,保持常開; 而轉刷( 碟) 則采用時序控制方式進行控制,通過控制開啟臺數及調整空間布置位置,以適應污水進水負荷的變化,從而實現節能優化運行。
對于A/A/O、氧化溝及SBR 工藝,曝氣量的控制決定著整個系統的污水處理效果和污水處理廠的能耗水平。曝氣量小會直接影響出水水質,曝氣量大則會造成大量能耗,同時大量氣體會打碎污泥絮體影響出水水質。目前大部分污水處理廠運行時只有當出水水質超標時才會改變曝氣量,只要出水水質達到排放標準就維持曝氣量恒定。當污水廠進水負荷變化時,出水指標就會產生較大波動。因為當進水負荷偏低時,會造成氣量浪費,所以按需曝氣將逐漸成為主要發展方向。
2.3 污泥脫水單元節能優化運行技術探討
污泥脫水單元節能優化主要涉及脫水機類型選擇、藥劑的投加量等。污泥脫水機類型大致分為板框式污泥脫水機、帶式污泥脫水機、離心式污泥脫水機和疊氏污泥脫水機。帶式污泥脫水機受污泥負荷波動的影響小,具有出泥含水率較低且工作穩定啟動能耗少等優點,但由于其存在運行環境條件較差、維護工作量大等方面的問題增加了基建費用,因而較少采用。板框式污泥脫水機與其他類型脫水機相比,污泥餅含固率最高,可高達35%,但其占地面積較大,間斷式運行,效率低下,運行環境較差,存在二次污染。因此不少大型污水處理廠在污泥處理設備選型上還是更偏向于選擇離心脫水機。
一些采用氧化溝工藝的污水處理廠會考慮適當延長污泥齡,減少排泥量并提高污泥中的灰分含量,這在一定程度上提高了進入污泥井的含固率,并通過合理調配二沉池、高效沉淀池排泥時間和排泥量,合理控制污泥濃縮池濃縮時間和進泥濃度等方式,提高離心機運行效率、減少脫水機組運行臺數和運行時間,有效地降低能耗。
3、城市污水處理廠節能運行實例
某污水處理廠進行了節能降耗技術改造,達到了一定效果。該污水處理廠總占地面積為14.53 hm2,水廠總設計規模為35×104 m3 /d。設計分兩期: 一期采用AB 工藝(其中B 段為MUCT 工藝) ,設計規模為10×104 m3 /d,于1998年投入運行; 二期采用厭氧池/三溝式氧化溝工藝,設計處理規模為25×104 m3 /d,于2001 年投入運行。
該污水處理廠最初考慮了精確曝氣控制,但是最終產生的效果較差,因而于2009 年進行了節能改造,改造主要針對能耗較大的生化處理單元。改造內容包括將一期的MUCT 池在線溶解氧信號直接接入主控制柜,通過計算轉換為所需風壓值,讓主控制柜根據實際風壓與所需風壓差值調整各風機導葉開度,從而實現改良型的壓力與溶解氧的雙重反饋控制系統,使其供氧電耗由0.066 7 降至0.048 kW?h /m3。二期厭氧池/三溝式氧化溝通過提升水泵的開啟臺數變化及在線溶解氧儀數值變化間接判斷從而調整轉刷曝氣器開啟臺數和時間,實現轉刷的時序控制。三溝式氧化溝單耗由0.173 9 降至0.158 7 kW?h /m3,達到了較為理想的節能效果。該污水廠實行相應的節能改造措施后電耗有一定下降。
結語
城市污水處理的能耗直接關系到污水處理業與環境、經濟的可持續發展,因而污水處理能耗與效率的研究具有工程實用性和前瞻性,是一個綜合性、可挖掘性的研究課題,然而當前關于這方面的研究還較少。
通過研究城鎮污水處理廠的能耗組成、分布比例、耗能特點等可知,城鎮污水處理廠節能降耗措施主要從污水提升系統、曝氣系統、污泥處理系統等三方面入手,具體涉及泵、曝氣設備、推動混合設備和污泥處理設備等主要耗能設備的節能選型和節能改造,優化運行管理措施。
結合我國城市污水處理現狀,開展針對全國各種工藝的城市污水處理廠全流程運行能耗評估,并有針對性地開展節能降耗優化改造,將成為今后一個重要的研究方向。
參考文獻
[1] 劉禮祥,張金松,施漢昌,等.城市污水廠全流程節能降耗優化運行策略探討[J].中國給水排水,2009 ,25 (16):11-15.
關鍵字:污水處理節能降耗 環境保護
Abstract: along with the sewage treatment plant a lot of construction, environmental protection and around the sewage treatment career achievements, the energy consumption of the wastewater treatment plant is paid more and more attention now, how to make urban sewage treatment process to low cost efficient way of the sustainable development in our country by water treatment technology research and application field widely attention.
Key word: sewage treatment saving energy and reducing consumption environment protection
中圖分類號:[TU992.3]文獻標識碼: A 文章編號:
1.引言
近幾年,我國各地的環境保護及污水處理事業發展很快,成績顯著,尤其是城市污水處理設施的建設成果令人矚目。但與世界各國相比,目前我國城市污水處理能力、效率、水平與環境要求差距仍然很大。如何優化污水處理工藝,節能降耗,提高效率,成為當今社會共同的話題。
2.污水處理廠耗能現狀分析
長期以來,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各國應用最廣的一種生物處理流程,具有處理能力高,出水水質好的優點。
由于國家對污水處理廠出水水質要求的不斷提高,污水處理的點好相應提高到0.15~0.28(kW.h)/m³污水,平均處理成本已達到0.8元/m³,隨之而來的搞運行成本便擺在眼前。污水處理廠能耗成本占污水處理廠運營維護成本的60%~90%,主要集中在污水提升、曝氣回流、污泥處理與運輸等部分。在不同污水處理廠的運行中,實際能耗還與污水廠規模、污水的水質特征、處理程度、處理工藝、運行模式等因素有關。
隨著出水水質要求的不斷提高,CO2和污泥的排放量也相應增加,這將與我國當前提倡的減排相斥。曝氣供氧是CO2的主要來源部位,曝氣供氧與混凝沉淀又是污泥的主要產生部位。
因此污水處理廠的節能減排工作應從上述部位出發,提出實現途徑,以滿足國家和行業要求。
3. 污水處理廠節能降耗實踐途徑分析
如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量等可持續的方向發展,要求污水處理不應僅僅滿足單一的水質改善,同時也需要一并考慮污水及所含污染物的資源化和能源化問題,且所采用的技術必須以低能耗和少資源損耗為前提。
3.1 強化預處理降低除碳工藝能耗
預處理投資少,能耗低,管理簡單,可去除一定的有機物,可通過強化沉降、分離、絮凝等工序,采用中和法,提高格柵和沉淀池效率,亦可采用水解或AB工藝等方法來強化預處理,從而降低二級處理負荷和能耗成本,達到系統節能的目的。
3.2 除氮工藝的優化
(1) 同時硝化反硝化
同時硝化反硝化是指硝化過程與反硝化過程在同一個反應器中、相同操作條件下同時進行。近年來,在很多實際工藝中發現了同時硝化反硝化過程。
同時硝化反硝化的影響因素主要有:有機碳源、溶解氧、微生物絮體結構等。由于需要實現硝化與反硝化的一體化,所以有機碳源必不可少。進水碳源越充足,同時硝化反硝化就越明顯。此外還需要選擇適當的污泥負荷,負荷過高,會抑制硝化反應;負荷過低,會大量消耗有機物,使得反硝化的碳源不足。溶解氧也是影響同時硝化反硝化的重要因素之一,一般控制在0.5~1.0mg/L。溶解氧過高,反應器內缺氧區域減小,反硝化受抑制;溶解氧過低,則不利于硝化反硝化的進行。微觀上認為微生物絮體內的溶解氧梯度使得同時硝化反硝化發生,所以絮體的大小也是影響因素之一。研究表明,當絮體粒徑在50~110微米時可在絮體內形成缺氧區。此外,溫度、堿度、pH和污泥齡等也會對同時硝化反硝化產生影響。[3]
(2) 短程硝化反硝化
短程硝化反硝化順利進行的關鍵在于HNO2的積累,傳統生物脫氮過程中,硝化反應的主要產物是NO3-,一般占95%左右,而NO2-的含量極低。由于亞硝化菌和硝化菌有著密切的互生關系,想要將HN4+完全氧化成NO2-是不可能的。衡量短程硝化反硝化能否順利進行的標識是NO2-的累積量,以NO2-/( NO3-+ NO2-)的值表示,一般認為累積量至少大于50%。[4]
(3) 厭氧氨氧化
厭氧氨氧化是指在厭氧或缺氧條件下,厭氧氨氧化微生物以NH4+為電子供體,以NO2-為電子受體,將NH4+和NO2-轉化為N2的過程。
影響厭氧氨氧化的因素主要有溫度、溶解氧、pH值、底物濃度等。研究表明,當溫度由15℃逐漸升至30℃的過程中,反應速率隨溫度的升高而提高。溫度小于15℃時反應速率較低,溫度大于35℃后,反應速率開始下降。另有研究表明,厭氧氨氧化對DO非常敏感,須在嚴格厭氧的條件下進行。一般認為最適宜的pH指為7.0~9.0。NO2--N濃度的增加會提高厭氧氨氧化的反應速率,過高的亞硝態氮濃度則會抑制反應的進行。[5]
3.3強化污泥處理
污泥的處理影響著整個污水處理廠的工作效果,對于大型污水處理廠,產泥量大,可采用污泥集中厭氧消化;中小型污水處理廠除選用污泥濃縮脫水機處理外,亦可貯存至一定量后進行厭氧消化。
為使厭氧消化能產生更多的CH4,可以考慮將污水中盡可能多的有機碳進入污泥消化環節,這與傳統方式將有機碳通過外部供能轉化成CO2比較,將會更加節能,同時由于無需曝氣,將會大大減少CO2的排放,達到節能減排目的。[6]
3.4 高效的裝置實現節能
3.4.1曝氣組件
擴散曝氣系統是目前使用最為普遍的充氧方式,曝氣設備的充氧能力取決于多個因素,包括:氧曝氣頭類型,池體形狀,擴散器安裝深度,水溫,環境大氣壓,曝氣器設計以及污水的特征等。氧轉移效率(OTE)是衡量曝氣系統的重要指標,OTE的改善能有效提高能量利用效率。影響氧轉移效率的的因素有水質特征、反應器水深、氣泡直徑、風量風速、擴散器密度以及曝氣頭的堵塞情況等。
OTE隨著生物反應器中擴散器數量的增加而提高,有些污水廠在設計時根據反應池的尺寸來布置和安裝曝氣器;還有些污水廠采用將原有的粗孔曝氣器更換為微孔曝氣器,這樣也能大大提高用電效率。
3.4.2水泵
[關鍵詞]污水處理;節能降耗;技術
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)04-0369-01
污水處理企業的工作重點是污水的整治和處理,但其中涉及到原料的消耗問題,只有在內部運行管理有效的基礎上才能開展企業與外部企業的交流,實現設備的更新,并引入新的節能降耗技術。隨著生產技術的進步,許多節能降耗設備也被開發出來,能夠在企業的污水處理工作中有效降低原料和資金的消耗,在企業的生產運作中起到重要的作用。
1.污水處理工作中常用的節能降耗設備
1.1 水泵部分
污水處理工作的能源浪費和消耗主要集中在生化處理系統、污水回流系統等部分,因此,對污水處理廠進行節能降耗改造也需要針對這幾個系統提出改革措施,改良系統中應用的設備設施。水泵是污水處理廠中必不可少的設備,能夠有效調節污水和凈化水的水壓,控制水流的流向和流速,并為污水處理工作創造條件。但水泵安裝過多會造成不必要的能源浪費,因此,要對水泵的使用進行設計和調整,選擇必要的水泵設施進行污水流控制和調節。同時,工廠在日常的污水處理工作經營中,可以選擇使用變頻水泵,根據水流變化和水壓的調節自動調節自身的能耗,不僅能夠增加污水處理系統的靈活性,還能夠有效降低水泵設施的能量消耗。
1.2 鼓風曝氣部分
鼓風曝氣設備主要在生化系統中應用,并在整體的污水處理過程中產生較大的能源消耗,因此,可以對曝氣設備進行改造和調整。生化系統中的鼓風設備如果采取機械設備,會直接消耗工廠中的電能等能源,并需要消耗較大的能量。但隨著生產技術的進步,在鼓風設備中出現了鼓風曝氣設備,空氣懸浮離心鼓風機的產生能夠帶來能源的節省和生產工藝的進步。隨著鼓風工作的進行,污水處理中需要的鼓風強度降低,空氣懸浮離心鼓風機能夠自動調整工作的強度,降低鼓風的效率,同時降低鼓風機工作的能耗,能夠有效實現能源的節省和控制。
1.3 曝氣器部分
在污水處理設備中選擇擴散曝氣系統能夠實現污水充氧,設備充氧的效率與曝氣器的形狀、與水的接觸面積、水壓、水中的雜質、水溫、大氣壓、曝氣頭的質量等因素相關。因此,在選擇曝氣頭時污水處理廠可以從這些因素的角度選取合適的曝氣頭。同時由于氧化溝垂直軸葉輪表面曝氣機一般只用于小型的曝氣池,因此使用在氧化溝上制約了其充氧效率。為了選取高效的曝氣器,污水理廠可以水底管式微孔曝氣器,覆蓋橡膠膜片,這種微孔曝氣器采用橡膠膜片與水體接觸面積大,氣泡小且均勻,充氧能力強,實現氧氣與水的充分接觸,提高氧氣的利用效率,實現污水處理能源的節省。
2.污水處理廠運行的節能降耗措施
2.1 加強日常管理控制,節省工廠運作成本
合浦縣污水處理廠的員工人數較少,便于加強管理控制,并在采取有效管理措施的基礎上進行部門分工,有利于對員工工作和工廠的生產狀況進行及時的控制。合浦縣污水處理廠的員工大多具有高等學歷,員工能夠掌握污水處理工作的基本操作,并學習新的污水處理知識和技能,能夠實現企業內部的智力資本積累,為企業的長期發展提供發展的動力和基礎。在此基礎上,企業需要制定標準的操作流程和工作標準,將污水處理工作標準化,并加強對員工的激勵和監督,提高員工的工作效率。污水處理企業能夠實現水資源的再利用,為地區居民提供更加便利的生活環境,因此,企業在生產運營過程中要注重工作的質量和效率,提高污水處理工作的標準,實現工作的合理開展。
2.2 采取能量利用審核制度,控制能源消耗
在污水處理廠的日常運營中,廠方可以采用能量利用審核制度,對污水處理中的各個流程進行能量消耗的監測,獲取工廠運作狀況的實時數據。根據這些數據,工廠能夠調整生產的效率,并在工廠設備更新時將利用效率較低的設備更換掉。在對工廠的生產數據進行階段性總結和調整時,企業也可以通過流程各部分的能量消耗對比來確定下一階段工作改進的重點,并設計符合標準流程的工作操作方案。能量利用審核制度能夠實現企業內部能源消耗的有效監督,并對各個階段的浪費現象進行監督和控制,結合企業內部的管理模式,能夠將節能的責任落實到各個部門,實現有效控制。
2.3 實時監測污水處理數據,實現監督控制
下圖是合浦縣污水處理廠的污水處理流程,通過圖片,可以得到污水處理廠污水處理的流程和各階段的物品、能量消耗狀況。對污水處理流程中的各個階段進行監督和分析,并根據具體得到的生產狀況資料調整企業的污水處理方案,能夠實現污水處理工作中的節能降耗。采用中控在線系統讀數能夠對污水處理工作中的具體狀況及時了解,將調整生產的指令下達到相應的部門,并能根據異常數據判斷生產中出現的問題和需要調整的部分,減少企業不必要的能源消耗。
3.總結
合浦縣污水處理廠是由廣西北部灣投資集團有限公司投資建設,現由廣西北部灣水務集團有限公司運營管理,在環保竣工驗收后正常開展合浦縣城生活污水的處理工作,為合浦縣居民提供了高質量的生活環境。本文主要就污水處理廠運行中可以選擇的節能降耗設備進行介紹,并根據合浦縣污水處理廠的實際運作狀況提出節能降耗措施的建議,希望能對相應的工作者提供有效的參考和建議。
參考文獻
[1] 李勇,何強,趙曉龍等.小城鎮污水處理廠節能降耗改造工程實例[J].給水排水,2015,(11):17-20.