張培

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800

摘要：廢水處理是一項(xiàng)耗能較大的工業(yè)，它需要大量的電能、燃料、藥劑等，因此，高耗能不但會(huì)增加廢水的處理費(fèi)用，而且會(huì)導(dǎo)致能源危機(jī)的惡化。因此，文章首先對(duì)城市污水處理廠能耗的成因進(jìn)行了探討，并對(duì)其與節(jié)能之間的聯(lián)系進(jìn)行了深入的探討，并針對(duì)目前國(guó)內(nèi)的污水處理現(xiàn)狀，探討了一些與節(jié)能有關(guān)的問(wèn)題，并對(duì)此進(jìn)行了探討，以達(dá)到減少能耗，減少對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不利影響。

關(guān)鍵詞：污水處理；節(jié)能降耗；高耗能

0 前言

廢水的處理需要大量的能量，因此迫切需要進(jìn)行節(jié)能減排。污水處理廠的能源消耗可分為直接能源和間接能源兩類(lèi)。能耗是廢水處理中的常態(tài)，也是機(jī)械運(yùn)行的必然產(chǎn)物。能源的消耗有很多種，有直接的，也有間接的。一般采用機(jī)械曝氣或風(fēng)鼓曝氣，污水提升泵，回流污泥泵，污泥脫水，攪拌推流等。間接耗能主要包括添加碳源、石灰、活性炭、絮凝劑等。從總體上講，國(guó)內(nèi)污水處理能耗主要集中在污水提水、污水生物處理、污泥處理三個(gè)方面。其中，生物處理的能源占到了半數(shù)以上，其次是污泥的處理，然后是提水。因此，有必要節(jié)約能源。當(dāng)前，人們從水耗、物耗和能耗三個(gè)方面著手，以提高廢水的處理效率。

1　城市污水處理廠節(jié)能降耗的途徑

污水處理耗費(fèi)大量的能量，特別是污水提升、污水及污泥的處置。同時(shí)，許多廢水處理裝置都需要耗費(fèi)大量的能量，其中包括泵、鼓風(fēng)機(jī)、回流泵等。在處理廢水的過(guò)程中，為了保證水資源的循環(huán)利用，還必須采用化學(xué)藥劑進(jìn)行除磷和廢水的殺菌。綜合來(lái)看，節(jié)能降耗的重點(diǎn)是設(shè)備的優(yōu)化和藥劑的改進(jìn)。

1.1排出廢水

提升泵是污水提升的重要設(shè)備，其品質(zhì)直接影響到污水的提升效果，提升泵的技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，在節(jié)能降耗上也有一定的發(fā)展空間。通過(guò)實(shí)地調(diào)研、查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)城市污水處理中的能耗主要來(lái)自于提升水泵，若對(duì)其其它耗能進(jìn)行細(xì)致的分析，則會(huì)造成能耗的巨大增長(zhǎng)。當(dāng)前，提高水泵的節(jié)能降耗主要是通過(guò)合理的出水量來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)對(duì)管路的長(zhǎng)度進(jìn)行控制，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和緊密性，從而達(dá)到降低能耗的目的。其次，要重視提升泵的工作效率，改善設(shè)備，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1.2廢水的預(yù)處理

廢水預(yù)處理就是在廢水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后，再進(jìn)行正規(guī)的處理。污水預(yù)處理裝置是采用柵欄、沉淀池等。這兩種功能是不一樣的，隔斷就像是一道籬笆，它能隔絕污水中的大型物體，避免堵塞，使其無(wú)法正常工作。隔板在節(jié)能降耗方面的可操作性和可提升性并不高，但其重要性卻很大，隔板能否正常工作直接關(guān)系到整個(gè)節(jié)電環(huán)節(jié)的完成。沉沙池主要用于過(guò)濾污水中的淤泥和其它微粒，保證后續(xù)設(shè)備對(duì)污水的處理效果的要求也是不同的，平流式和曝氣式是最常用的。要按照不同的環(huán)境，對(duì)廢水中的淤泥進(jìn)行有效的過(guò)濾，以保證后續(xù)工作的有序進(jìn)行。平流沉沙池的設(shè)備能耗低，具有顯著的節(jié)能效果。

1.3廢水的處置

廢水處理是廢水處理的重要環(huán)節(jié)，它包括好氧和厭氧兩大類(lèi)。好氧廢水的處理要求采用曝氣系統(tǒng)，對(duì)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行合理的優(yōu)化，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。首先，對(duì)設(shè)備的選擇和工藝進(jìn)行了精確的設(shè)計(jì)，對(duì)物料的選用更加精細(xì)，降低了物料的損耗。其次，利用微泡氣控裝置，可壓縮、消蝕廢水中的氣泡，減小氣泡的體積，增加氣體與液體的接觸面積，提高反應(yīng)效率。另外，還可以利用通風(fēng)系統(tǒng)，把它放在一側(cè)，利用它所生成的氣體形成旋流，這樣就能增強(qiáng)氣體和液體之間的聯(lián)系。針對(duì)廢水處理中的調(diào)整裝置，應(yīng)采取自動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到精確、及時(shí)、有效地降低能耗。另外，還需要合理的使用潛水?dāng)嚢柙O(shè)備。

為了提高廢水的處理效率，必須對(duì)變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。廢水治理的節(jié)能降耗必須從整體上進(jìn)行，并嚴(yán)格執(zhí)行到各方面，必須做到全方位的檢查，以免出現(xiàn)顧此失彼的情況。我國(guó)目前的污水治理節(jié)能技術(shù)還不成熟，發(fā)展?jié)摿薮?，必須統(tǒng)籌規(guī)劃。

1.4淤渣處置

污泥的處理不僅需要大量的能源，而且還有很大的節(jié)能降耗空間。污泥的處理過(guò)程比較復(fù)雜，一般有污泥濃縮、穩(wěn)定和脫水三種。所謂的污泥濃縮，就是通過(guò)壓縮和集成淤泥，使其體積變小，密度變大，實(shí)現(xiàn)的方式有重力壓縮、氣浮壓縮、離心壓縮等。實(shí)踐證明，重力濃縮法能耗低，但時(shí)間長(zhǎng)，而且在濃縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磷，所以隨著時(shí)間的推移，該技術(shù)逐漸被淘汰。由于離心濃縮的費(fèi)用比較高，所以在現(xiàn)階段很難得到廣泛的應(yīng)用。目前，氣浮濃縮技術(shù)應(yīng)用廣泛，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能降耗效果好，操作效率高。污泥的穩(wěn)定和脫水是將淤渣經(jīng)沉淀，再經(jīng)相應(yīng)的裝置進(jìn)行脫水處理，使其變成干燥物料。其中以厭氧處理為主，利用厭氧菌吸收水分，達(dá)到厭氧消化的目的。厭氧化過(guò)程在使用電力的情況下，既要消耗能量又要保持溫度。在我國(guó)，有關(guān)技術(shù)尚不成熟，發(fā)展?jié)摿艽?。污泥處理技術(shù)的革新和改造直接關(guān)系到污水處理廠的節(jié)能降耗和污水處理廠的發(fā)展。

2　污水處理現(xiàn)狀與問(wèn)題

2.1不合理的設(shè)備設(shè)計(jì)

提升泵是污水處理的核心設(shè)備，它直接關(guān)系到污水提升的效率，而提高水泵的節(jié)能降耗主要取決于提升泵的出水高度。目前，國(guó)內(nèi)一些城市污水處理廠提升泵的出水高度不夠合理，導(dǎo)致了大量的能耗損失，并對(duì)后續(xù)工藝的節(jié)能降耗產(chǎn)生了一定的影響。隔板可以將污水中的大體積物質(zhì)隔開(kāi)，避免因污水處理設(shè)備的阻塞而使其無(wú)法正常工作。沉淀池不僅能濾除污水中的淤泥，而且還能過(guò)濾其它更細(xì)的微粒，用于后續(xù)的廢水處理。然而，通過(guò)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)一些廢水處理廠的隔柵間隙很大，沉沙池沉淀量大，使廢水中的顆粒很難去除，從而影響到后續(xù)的處理。

2.2缺少專(zhuān)門(mén)的操作員和管理人員

污水處理與人們的日常生產(chǎn)和生活息息相關(guān)，但由于缺少專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員，造成了設(shè)備運(yùn)行的不合理。同時(shí)，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的運(yùn)行，必然會(huì)導(dǎo)致能耗過(guò)高，資源浪費(fèi)，嚴(yán)重的話，會(huì)影響到廢水的處理，從而導(dǎo)致廢水的泄漏，從而影響到人們的正常生產(chǎn)和生活。此外，污水處理還需要兩個(gè)方面的監(jiān)管，一是由污水處理廠的質(zhì)量檢驗(yàn)人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)，二是由有關(guān)部門(mén)進(jìn)行取樣。然而，由于各種原因，目前國(guó)內(nèi)的污水處理廠監(jiān)管體系還不完善，致使一些廢水處理廠無(wú)法按時(shí)、按時(shí)完成。所以，在我國(guó)，亟待建立一套行之有效的污水治理監(jiān)管與審核機(jī)制。

3　節(jié)能降耗的有效措施

能否更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，取決于廢水處理裝置的改造。具體而言，可以從提升泵的改造入手，不合理的起升泵常常會(huì)使泵揚(yáng)程過(guò)大，致使大部分水位處于大流量、低揚(yáng)程、低效區(qū)，因而提高泵消耗的能量要比實(shí)際消耗大，能耗大。為此，必須對(duì)變頻調(diào)速技術(shù)進(jìn)行改造，以提高其可操作性和實(shí)用性，并能適應(yīng)各種水位變化。其次是倒傘式曝氣機(jī)，它包括兩大部分：主機(jī)和葉輪，葉輪是倒傘式曝氣機(jī)的重要組成部分，直接影響到整臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行。目前，對(duì)葉輪進(jìn)行的革新，主要是把倒傘式噴嘴改為翹片型，也就是用直齒形取代原來(lái)的螺旋錐齒輪。以滿足日益增長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和更好的處理廢水的要求。為此，必須加大技術(shù)創(chuàng)新力度，提高設(shè)備的使用效率，實(shí)行節(jié)能降耗。

3.2關(guān)鍵節(jié)能裝置的選用

一是選用水泵。水泵在污水處理中起著舉足輕重的作用，其主要參數(shù)為流速和流速，這兩個(gè)參數(shù)不僅影響到實(shí)際的峰值，而且還會(huì)影響到后續(xù)的水量。所以，要推動(dòng)節(jié)能減排，必須選擇合適的規(guī)格、合適的參數(shù)、優(yōu)良的質(zhì)量和合格的產(chǎn)品，以保證其工作效率，以最小的能耗達(dá)到最大的效果，并降低能耗。二是選用了相應(yīng)的控制方式。由于控制系統(tǒng)對(duì)反饋的影響較大，因此，必須對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的選擇，并對(duì)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。三是選用電動(dòng)機(jī)。污水處理廠的電力消耗量主要來(lái)自于曝氣系統(tǒng)和揚(yáng)水機(jī)。由于這些裝置都是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，所以在選用電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)和維修。在關(guān)鍵部位，必須嚴(yán)格選用優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)，提高能源利用率。

3.3強(qiáng)化能源消耗的管理

加強(qiáng)對(duì)污水處理廠的管理，加強(qiáng)對(duì)污水處理廠的管理，使其科學(xué)化、制度化。一是對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期檢修，并安排專(zhuān)業(yè)的檢修人員進(jìn)行定期巡視，定期清理管線，發(fā)現(xiàn)異常情況，并作好記錄，盡早處理。二是加強(qiáng)對(duì)電力的管理，由于污水處理廠的耗電很大，所以在電力使用高峰時(shí)要避免線路的使用。加強(qiáng)對(duì)污水處理廠的管理，加強(qiáng)對(duì)污水處理廠的安全管理，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.4強(qiáng)化監(jiān)管體系的管理

污水處理廠要健全激勵(lì)機(jī)制，激發(fā)職工的工作熱情，懲罰違法人員，維護(hù)公司的經(jīng)營(yíng)秩序。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)廢水處理設(shè)施的管理，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。污水處理廠應(yīng)由專(zhuān)業(yè)的監(jiān)理、技術(shù)質(zhì)量檢驗(yàn)人員組成，并對(duì)污水處理設(shè)施、物料的采購(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格控制，嚴(yán)禁購(gòu)置質(zhì)量差的設(shè)備、材料，并配合相關(guān)部門(mén)定期進(jìn)行檢查。技術(shù)質(zhì)量檢驗(yàn)人員的主要工作是指導(dǎo)、檢驗(yàn)廢水的工藝過(guò)程，避免人為的錯(cuò)誤，防范事故的發(fā)生，并及時(shí)采取緊急措施。同時(shí)，應(yīng)積極激勵(lì)職工參與到企業(yè)經(jīng)營(yíng)中來(lái)，加強(qiáng)公司的凝聚力、激勵(lì)員工的積極性、獎(jiǎng)懲、優(yōu)化公司的經(jīng)營(yíng)秩序、保證公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4　能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能效管理平臺(tái)的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過(guò)在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能效，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細(xì)的解決方案。

4.1　保障供電可靠性

針對(duì)污水處理廠配電網(wǎng)35 kV、10 kV電壓等級(jí)，采用微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表，對(duì)0.4 kV配設(shè)多功能儀表進(jìn)行保護(hù)與監(jiān)視，0.4 kV配設(shè)多功能儀表，對(duì)各回路的電氣參數(shù)及耗能狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并可對(duì)高壓配、配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、 ATS/STS、 UPS，包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

污水處理廠是一個(gè)具有非線性負(fù)荷的大型企業(yè)，通過(guò)對(duì)其配電網(wǎng)進(jìn)行諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度等指標(biāo)的監(jiān)控，并采取相應(yīng)的控制措施，以進(jìn)一步改善其供電可靠性。

4.2　電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理

對(duì)污水處理廠配電網(wǎng)進(jìn)行電網(wǎng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變及容限等監(jiān)測(cè)，對(duì)其進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)控，確保電網(wǎng)安全運(yùn)行。

介紹了有源濾波器及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的工作狀態(tài)，包括補(bǔ)償電流、負(fù)載電流、電網(wǎng)電壓、 IGBT上橋臂的溫度等。

4.3　建立能源計(jì)量體系

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)通過(guò)搭建計(jì)量體系，采集污水處理廠能源數(shù)據(jù)，顯示污水處理廠的能源流向和能源損耗，通過(guò)能源流向圖幫助其分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域幫助其了解各工藝環(huán)節(jié)能源消耗量，并且可細(xì)化到樓層、車(chē)間、產(chǎn)線、班組、工序，計(jì)算產(chǎn)品單耗、單位面積能耗或萬(wàn)元產(chǎn)值能耗，從而計(jì)算出能耗總量和單位能耗。

4.4　數(shù)據(jù)集抄并實(shí)時(shí)計(jì)量

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)提供自定義時(shí)間抄表功能，可以在任意時(shí)間，任意地點(diǎn)，完成對(duì)企業(yè)的三級(jí)計(jì)量體系數(shù)據(jù)閱覽，減少了人工投入。同時(shí)各類(lèi)保護(hù)、儀表主動(dòng)定時(shí)上傳數(shù)據(jù)，保證了能源時(shí)效性，為其節(jié)能降耗，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

4.5　優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺(tái)支持接入分布式光伏電站以及風(fēng)力發(fā)電站，為企業(yè)提供分布式電站運(yùn)行監(jiān)測(cè)和發(fā)電日/月/年/累計(jì)收益和減排分析，支持自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，平臺(tái)接入BMS和PCS數(shù)據(jù)，支持充放電配置策略，并對(duì)電池管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)預(yù)警，根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn)，削峰填谷，充分使用新能源，降低污水廠碳排放。

4.6　 提升主要用能設(shè)備能效

在污水處理廠中，電機(jī)和水泵的數(shù)量很多，其中，污水提升泵和鼓風(fēng)曝氣是工藝能耗的主要來(lái)源，通過(guò)對(duì)工藝設(shè)備的監(jiān)控和分析，通過(guò)對(duì)各工藝設(shè)備進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，找出具有調(diào)節(jié)潛能的設(shè)備、工藝單元，從而為用戶找出節(jié)能提升的空間，為客戶提供最佳的操作場(chǎng)所，減少能源消耗。

4.7　報(bào)警及時(shí)推送

平臺(tái)提供能源報(bào)警功能，一旦發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏，能源消耗異常，電參量異常等情況，能提供多種方式的報(bào)警，包括但不限于郵件、短信、釘釘推送等。

4.8　加強(qiáng)運(yùn)維管理

加強(qiáng)巡視維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或消除設(shè)備隱患，提高供電可靠性。配置重要設(shè)備包括變壓器、電氣柜、高壓電纜、空調(diào)主機(jī)、水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備信息，配置二維碼，快速在移動(dòng)端獲取設(shè)備信息、設(shè)備維修歷史記錄以及解決問(wèn)題的常用辦法。

5　結(jié)論

污水處理是關(guān)系到廣大人民身體健康和生命安全的重要保障，節(jié)約能源是推動(dòng)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。廢水治理具有綜合性強(qiáng)、工作難度大、工藝設(shè)備復(fù)雜、過(guò)程控制和管理復(fù)雜等特點(diǎn)。為此，必須從設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、運(yùn)行管理控制、維修改造等方面大力推廣和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，以確保污水處理的質(zhì)量。

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5 敖伊敏，龐小平，梁宏宇. 淺談污水處理節(jié)能降耗途徑

作者簡(jiǎn)介

張培，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。

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