城市污水處理能耗能效研究

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摘要：分析了中國城市污水處理存在的問題，研究了完善城市污水處理技術(shù)，以提倡節(jié)能處理，從根本上解決污水處理高能耗問題。

關(guān)鍵詞：城市污水處理；能耗能效；節(jié)能處理技術(shù)；途徑

引言

眾所周知，城市污水處理作為保障城市穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，保護(hù)城市生存環(huán)境的關(guān)鍵技術(shù)，其對于城市發(fā)展有著重要的作用。而隨著人們的能源意識逐漸加強(qiáng)，城市污水處理的高耗能問題逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，現(xiàn)今，我們的城市污水處理技術(shù)在能源消耗上還存在著巨大的問題，如何通過節(jié)能的手段、技術(shù)和途徑來降低污水處理能耗就成為了研究的重點(diǎn)。下文針對當(dāng)前我國城市污水處理存在的問題進(jìn)行研究，就一些節(jié)能技術(shù)和手段展開分析。

1當(dāng)前中國城市污水處理存在的問題

1.1中國城市污水處理現(xiàn)狀分析

所謂城市污水物理就是對城市生產(chǎn)生活廢水進(jìn)行處理，改變污水的性質(zhì)，使其不會對環(huán)境水域產(chǎn)生危害而采取的措施。目前，我國的污水處理面臨著水污染嚴(yán)重、污水治理起步較晚、基礎(chǔ)差、要求高等形式。在傳統(tǒng)的污水處理基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的升級和創(chuàng)新，根據(jù)不同特性研制出了多種新型處理技術(shù)。盡管我國在全國661個城市中設(shè)有多個污水處理廠，但與國際上的行情相比較，我國城市污水處理效率低下，再加上污水處理廠建設(shè)滯后，污水處理設(shè)施和方案耗能較高，最終影響著城市污水處理的效果。而能源問題一直以來都是我國污水處理的焦點(diǎn)，因技術(shù)不成熟、工藝處理占不到優(yōu)勢，導(dǎo)致城市污水處理能源消耗高，以及致使污水處理成為高能耗的工程。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國城市污水處理廠能耗主要對于污水、污泥的處理耗能就能[2]占到整個污水廠直接消耗能源的60%以上。

1.2當(dāng)前城市污水處理存在的問題

另外，因我國對于耗能沒有一個明確且清晰的界限和標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際的污水處理過程中，缺乏對于污水處理廠能量需求的制定，這就使得污水處理廠的能量消耗測定更加有挑戰(zhàn)性。再加上缺乏對污水處理設(shè)施和污水處理廠能耗的相應(yīng)調(diào)查，在實(shí)際使用中的耗能[1]與間接消耗則無法反映出來。除此之外，因缺乏一個科學(xué)合理的標(biāo)準(zhǔn)對城市污水處理能耗進(jìn)行評價，各地對于能耗的標(biāo)準(zhǔn)不一，采用的指標(biāo)也不同，有的是根據(jù)污水處理量來制定，以一定數(shù)量的污水處理量電耗值作為指標(biāo)，而有的卻是以污染物的數(shù)量，以其所表示的能耗作為指標(biāo)。因此，很多城市對于污水處理能耗的最終評價不一，再加上處理工藝與步驟復(fù)雜，最后使得能耗評價不能準(zhǔn)確反映出實(shí)際處理消耗。

2城市污水處理節(jié)能途徑

2.1完善能源使用審計與管理

需要特別注意的是，城市污水處理能耗分析研究與技能技術(shù)、手段的發(fā)展往往是不同步的，因污水處理能量平衡分析不成熟，盡管政府和相關(guān)部門制定了一系列的技能措施和實(shí)施措施，但技術(shù)和研究跟不上，使得污[3]水處理節(jié)能戰(zhàn)略止步不前。因此，為推動城市污水節(jié)能處理戰(zhàn)略的進(jìn)一步落實(shí)，首先要做的就是完善能源使[4]用審計與管理，促進(jìn)相關(guān)戰(zhàn)略和措施落實(shí)。早在20世[5]紀(jì)70年代，WPCF所編制的污水處理廠運(yùn)行手冊中就曾提出過針對當(dāng)時污水處理廠節(jié)能的基本方案，包括各單元過程的能量用量分析、節(jié)能措施制定等。后來，更有研究者針對特定的單元過程，將污水處理廠作為一個整體來考慮能源消耗要素，提出了減少能量費(fèi)用的兩種策略：節(jié)約和符合管理，這對于跟蹤節(jié)能方案的實(shí)際效果和實(shí)現(xiàn)手段都有促進(jìn)作用。

2.2提高能效技術(shù)手段

1）事實(shí)上，城市污水處理工藝能量密集過程和操[2]作主要集中的就是生物處理單元，尤其是曝氣系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。通過對曝氣設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)來提高曝氣系統(tǒng)的能效技術(shù)，隨著設(shè)備的不斷革新與改進(jìn)，總體上可以分為兩種。一方面，利用淹沒式的多孔散頭使其產(chǎn)生空氣泡，通過空氣泡的運(yùn)動將氧氣運(yùn)送至溶液中。另一方面通過機(jī)械的膠東，是大氣中的氧進(jìn)入到溶液中。前者因輸氧效率較高，因此可以節(jié)約很大一部分風(fēng)量，從而減少能源損耗，目前被使用在很多國家的污水處理技術(shù)中。而后者通過改變曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行方式以達(dá)到節(jié)能的效果，同時這種方式還能增加生物處理系統(tǒng)功能，在污泥處理中用淹沒式攪拌器混合還能有效去除磷，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。2）污泥處理系統(tǒng)對于污泥處理系統(tǒng)來說，要實(shí)現(xiàn)其高能效，最關(guān)鍵的就是進(jìn)行能量回收。正如前面所說，在實(shí)際的城市污水處理中，污泥處理大約占到了總污水處理廠耗能的6成左右，而通過技術(shù)處理進(jìn)行改革，至少可以消化四成左右。而最后還要對消化的氣體進(jìn)行存儲，以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能活著電能，實(shí)現(xiàn)高效的循環(huán)再利用。另外，將固體的廢棄物與污泥進(jìn)行集中焚燒，也就是城市垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，將燃燒余熱轉(zhuǎn)化為電能，還能為污水處理廠提供一定的電量，最終[1]降低能耗。

2.3推廣節(jié)能新工藝

當(dāng)前城市污水處理技術(shù)的能耗較高，而隨著人們意識的提升，選擇合理的節(jié)能高效措施成為關(guān)注的解決城市污水高耗能問題的重要途徑。綜合國內(nèi)外的相關(guān)研究得出，未來節(jié)能研究發(fā)展還將進(jìn)一步深入，將會涉及到生物熱力學(xué)、化工熱力學(xué)以及能源工程學(xué)等多個領(lǐng)域。而更多節(jié)能新工藝的使用需要更多的資金投入和政策支持，相信在未來，綠色、低能耗的城市污水處理技術(shù)將廣泛發(fā)展，為我們打造一個安全、舒[4]適的生存環(huán)境。

3結(jié)語

城市污水處理是一個長期性、涉及面廣的工作，因其高耗能使其成為城市發(fā)展的一大阻礙因素。而通過完善能源使用審計與管理，提高能效技術(shù)手段，同時進(jìn)一步推廣節(jié)能新工藝，全面促進(jìn)城市污水處理新工藝的運(yùn)用，最終從根本上解決污水處理高能耗問題。

參考文獻(xiàn)

[1]高旭,龍騰銳,郭勁松,等.城市污水處理能耗能效研究進(jìn)展[J].重慶大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2002(6):143-148.

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[4]王磊.深圳某污水處理廠節(jié)能試驗(yàn)及能效評價[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2007.

[5]謝家峰.山西省典型污水處理廠能耗分析與節(jié)能措施研究[D].太原:太原理工大學(xué),2013

作者：盧軍輝 單位：蘇州高新污水處理有限公司污水廠管理部