试析城市污水处节能改造技术
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摘 要：在我国城市化进程不断推进的背景下，虽然方便了人们生活和生产，但也对周围的生态环境造成了较大破坏，其中污水是目前最为严重的环境问题之一。虽然经过多年大发展污水处理工艺和技术都取得了良好发展，但就目前发展现状而言，能耗依然比较大，节能技术一直没有取得重大突破，致使大量资源被无故浪费。基于此，本文结合理论实践，先分析了污水处理的流程，接着探讨了目前污水处理节能方面存在的问题，最后提出节能改造技术的应用，具体如下。
关键词：城市;污水处理;提升泵;流量控制
1 引言
我国是全球人口第一大国，水资源消耗量比较大，污水排放量也比较大，在环境恶化不断加快的背景下，国家愈发重视对水资源的保护和再利用。节能降耗是目前我国经济发展的基本战略，污水处理是治理污水污染的主要举措，但受到污水处理工艺、技术和建设标准等因素的限制，我国污水处理能耗非常大，开展节能改造技术的研究显得刻不容缓，对社会经济发展、生态环境保护等方面皆有非常重要的意义。基于此种情况，开展城市污水处节能改造技术的研究就显得尤为必要。
2 城市污水处理的流程
城市污水处理的流程是通过各种管道将城市生活和生产中形成的污水集中到污水处理厂，污水处理通過一系列技术和工艺对污水集中处理。污水处理工艺基本相同，主要步骤包括：格栅、沉砂池、一级处理、暴晒池、二次沉淀、加氯消毒、回收利用或者排放。污水经过这些步骤处理之后，基本就可以达到排放的要求。但在污水处理中需要消耗大量的能源和资源，特别是电能的消耗非常大，几乎每个环节都需要电能的支持。
3 目前城市污水处理节能技术面临问题
污水处理虽然可以有效缓减城市生态污染问题，利于保护现有的资源，但需要消耗大量的能源，应用节能施工技术非常必要，但就目前发展现状而言，我国污水处理节能技术还处于发展的初级阶段，仍然存在很多问题亟待解决。主要体现在以下几个方面：
第一，目前很多污水处理厂的设备无法达节能处理的技术要求和标准，设备过于老化，没有及时更新。早期污水处理中，比较重视污水处理量，对能耗没有过多考虑。但随着社会经济的发展，此种粗放式的处理模式，不再符合我国持续发展基本国策的要求，基于节能改造技术的支持[1]。
第二，能耗较大。在城市污水处理中，涉及到的能耗包括：电能、燃料、药剂等。其中电能消耗占总能耗的70%～90%，占比比较大。如果现有的污水处理厂，处理1m?污水，需要消耗0.14～0.28kWh电能，如果再加污泥处理时所需的电能，处理1m?污水，需要消耗0.19～0.36kWh电能，远远高于美国、日本、德国等发达国家污水处理时所选的电能，有很高的节能空加。
4 城市污水处节能改造技术的应用
4.1 科学确定提升泵的扬程
提升泵在运行中有效功率的计算公式如下：
Nu=γQH
式中：
Nu——提升泵的有效功率;
γ——损耗系数;
Q——水量;
H——提升泵的扬程。
从中可以看出，当γ和Q保持不变时，Nu和H呈正相关的关系，合理确定提升泵的扬程，可取得良好的节能效果。比如：日本城市污水处理厂，最大水位差为2m，而我国很多城市污水处理厂的最大水位差都在6m以上，每年仅此一项，日本就比我国节约电能100×104kWh[2]而且我国城市污水处理厂在设计施工中，损耗系数普遍较大，也是导致提升泵扬尘比高的主要原因，为解决这一问题，保证提升泵的节能效果，采取如下措施：
第一，提升泵的布置要尽量紧凑有效，各连接管路要短且直，以降低水头损失量。
第二，为降低水体落差，可将非淹没堰，改造为淹没堰，此种节能改造技术，可将水体落差从35cm降低到10cm[3]。
第三，日本水位差比较小的关键原因在于，在污水处理工程设计施工中，将初沉淀池、曝气池、二次沉淀池联合到一起，通过方形平流的方式，实现首尾相连，保证水流畅通无阻，从而有效降低了水体损失，虽然前期建设成本略高，但投入使用后，很快就可以从节点效益中得到补偿。
4.2 严格控制水体流量
城市污水处理厂水体流量在不同时间，不同季节波动较大，如果按照最大流量来选择提升泵，即便水泵始终处于全速运转的时间不超过10%，在多数情况下，都无法实现高效有序的运转，能耗浪费非常严重。在流量扬程保持不变的前提下，泵的轴功率和泵运行效率密切相关，加强对流量的控制，可有效体会泵运转效率，从而达到节能的目的，具体而言，可从以下几个方面入手：
第一，采取多台水泵对位控制。对位控制是城市污水处理节能的关键，主要指的是吸水池中水位发生变化时，可按照提前设计好的水位等级，实现对对位水泵机组的自动启停，从而更好的适应水量变化。 对位控制节能效果显著，而且操作简单，使用方便。
第二，采用多机组自动流量级配编组控制技术。主要是按照提升泵的实际来水量，通过多台水泵机机组的联合控制，实现多种流量级配控制。从而保证出水量和来水量基本一致，通过此种方法，可保证吸水池中的水位时刻保持在高水位上，降低提升泵的工作扬程，达到节能的目的[4]。比如：北京很多污水处理厂，都采用了此种控制方式，主要是在泵体的进水渠道上重新加设一道围堰高度为2m的溢流井，溢流井围岩顶部下放30cm的位置布设中心控制点，以此点上下各30cm的水位置作为上下限的控制点。通过设置溢流井可将吸水池水位提升1.1m～1.2m，通过布置溢流量监测仪器为提升泵站的最优化控制提供数据支持，实现稳定运行。大量应用实例表明，此种流量控制方法，可大幅度提升节能效果，每天可节约用电量900kWh。
4.3 选择高效率的曝气设备和鼓风设备
在城市污水处理中，常用的鼓风曝气设备可分为微小气泡、中气泡、大气泡、水力剪切等集中。其中中气泡鼓风曝气设备在我国城市污水处理中应用了较长时间，但转移效率和动力效率都比较低，节能效果不明显。随着科学技术的发展，微孔鼓风曝气设备被研发出来，和传统中气泡鼓风曝气设备相比，具有气泡微小、比表面积更大、氧转移效率更高、可有效节约风量的优势，节电效率高出30%以上，每去除1kgBOE可节约25%的风量和20%的电力[5]。鼓风曝气设备是污水处理中活性污泥法生物处理的主要动力设备，选择高效高质量的鼓风曝气设备，也是城市污水厂节能改造的关键，可采用离心式鼓风曝气设备，既能有效保证工作效率，也可以按照污水水质、水量的变化情况仅是调整风量，降低能量损耗。
5 结束语
综上所述，本文结合工程实例，分析了城市污水处节能改造技术，分析结果表明，污水处理的保护生态环境的主要举措。在城市建设不断加快的背景下，污水处理厂工作压力倍增，能耗逐年增加，更好的响应节能、环保、绿色发展理念，需要对现有的污水处理技术进行节能改造，可从科学确定提升泵的扬程、严格控制水体流量、选择高效率的曝气设备和鼓风设备等方面同时入手，逐步实现污水资源化，节能化处理。
参考文献：
[1] 沙军冬.城市污水处理技术研究[J].城市建设理论研究（电子版），2018（7）：28.
[2] 金东辉.中小型城镇污水处理厂提标改造技术探讨[J].中国科技纵横，2019（5）：9～10.
[3] 高原.AAO-MBR工艺提标改造小型城市污水处理厂[J].水处理技术，2018（8）：126～128.
[4] 吴时雨，王训，张晓茜.污水处理厂节能减排的实现途径分析[J].科学技术创新，2018（12）：56～57.
[5] 张凡阳.城镇污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施[J].化工管理，2018（2）：119.
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