周朝偉 余漢運

摘要：隨著中國政府對能源節(jié)約和環(huán)境問題的日益重視，如何降低污水處理在企業(yè)生產成本中所占的比例成為了大家所關心的問題。文中通過對污水處理廠的能耗使用分析，提出了從改進污水處理廠工藝，污水處理廠結構設計，使用高效節(jié)能設備和中水回用等幾個方面來達到降低污水處理在企業(yè)生產成本中所占比例的目的。

關鍵詞：降低污水處理成本；污水處理廠工藝控制；污水處理廠結構設計；高效節(jié)能設備；中水回用

1. 前言

隨著政協十一屆五次會議及全國人大五次會議于2012年3月14日正式落下帷幕，我國水環(huán)境形勢受到了大家的關注，2012年3月5日，國務院總理溫家寶在關于政府工作的報告中指出：2012年的主要任務中，要優(yōu)化能源結構，推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用，提高新能源和可再生能源比重；深入貫徹節(jié)約資源和保護環(huán)境基本國策；開展節(jié)能認證和能效標識監(jiān)督檢查，鼓勵節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材和資源綜合利用，大力發(fā)展循環(huán)經濟。如何降低污水處理在工廠生產成本中所占的比例成為企業(yè)領導階層高度關注的問題。

2. 污水處理廠的能耗使用分析

目前我國工業(yè)企業(yè)污水產生量巨大,企業(yè)如何降低自備污水處理廠的運行成本,倍受企業(yè)高層領導和企業(yè)環(huán)保管理人員的關注。根據我國學者的研究結論，我國污水處理廠能耗主要用于污水、污泥的提升，生物處理的供氧，以及污泥處理這幾個工藝過程，其中污水生物處理和污泥處理的單元過程耗能量要占污水廠直接能耗的60％以上。在不同污水處理廠的運行中，實際能耗還與污水廠規(guī)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[1]。由于污水處理廠的電能損耗大，成本高，尤其是近年來電價不斷上調，使污水處理廠的運營成本不斷升高，因此在污水處理廠的建設過程中應選擇合理的處理工藝，盡可能地使用高效節(jié)能的設備及裝置，加強科學的管理，逐步實現污水資源化，企業(yè)才能逐步走向低能耗、高效率的發(fā)展方向。

3. 降低污水處理在企業(yè)生產成本中所占比例的途徑與技術

降低污水處理在企業(yè)生產成本中所占的比例可以通過改進污水處理廠工藝、優(yōu)化污水廠結構設計、使用高效節(jié)能設備和中水回用等幾個方向來實現。

3.1從污水處理廠工藝控制來考慮

污水處理的工藝方法中，物理處理法的能耗較低，其次是厭氧生物處理法，處理費用大概為前者的5～10倍，好氧生物處理法的能耗較高，處理費用大概為厭氧生物處理法的5～8倍，而物理化學處理法的能耗則是最高的。我們可以強化預處理降低除氮功能的能耗。比如說使用厭氧，缺氧，水解，AB工藝，或者是初沉池及化學沉淀。它的的去除能力是不同的。氮的去除這幾年技術的進展非常迅速，短程反硝化可節(jié)省62.5%的能耗。

此外，我們還可以通過強化污泥處理來降低能耗，對污泥的處理，可以先采用厭氧消化處理后，再使用設備進行脫水處理。污泥厭氧消化可以有以下幾個好處：（1）減少污泥中可降的有機物含量，使污泥的體積減少。與消化前相比，消化污泥的體積一般可減少1/3～1/2。（2）減少污泥中可分解、易腐化物質的數量，使污泥性質穩(wěn)定。（3）提高污泥的脫水效果：未消化的污泥呈粘性膠狀結構，不易脫水。消化過的污泥，膠體物質被氣化、液化或分解，使污泥中的水分與固體易分離。（4）利用產生的甲烷氣體：污泥在消化過程中產生沼氣，沼氣中有用的甲烷氣體約占2/3。消化產生沼氣用于沼氣鍋爐(污泥加熱)、沼氣鼓風機(生物池曝氣供氧)或沼氣發(fā)電[2]。（5）消除惡臭：污泥在厭氧消化過程，硫化氫分離出硫分子可與鐵結合成為硫化鐵，使得消化后的污泥不再發(fā)出惡臭。（6）提高污泥的衛(wèi)生質量：污泥中含有很多有毒物質如細菌、病原微生物、寄生蟲卵，極不衛(wèi)生。污泥在消化過程中，產生的甲烷菌具有很強的抗菌作用，可殺死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥衛(wèi)生化。如果污水處理工藝中設計了厭氧UASB池則效果更好，可以免去厭氧消化池的設計以及能更好地收集沼氣來利用，從而降低企業(yè)的運行成本。

3.2從污水處理廠結構設計來考慮

我們可以通過在高程布置上，充分利用地形，利用污水處理廠各構筑物的高位差和盡量減少水頭損失來減少水泵的使用。在污水處理廠，如果進水溝道和出水溝道之間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，處理廠內就不需設置污水提升泵站。反之，就必須設置泵站[3]。處理工業(yè)廢水的污水處理廠的處理工藝復雜，廠內建筑物、構筑物、各種管線多，優(yōu)化總體設計，不僅能減少占地、節(jié)約造價、方便生產、美化環(huán)境，而且能降低污水處理的能耗。比如我們設計混合池時，我們還可以通過繞流隔板等結構來實現藥劑與原水充分混合，從而減少攪拌設施的使用。

3.3從使用高效節(jié)能設備方面來考慮

我們可以在污水處理廠中通過使用變頻調速泵和變頻調速風機及其他節(jié)能設備來降低電量的損耗，從而降低污水處理廠的運行成本。

曝氣池是污水處理廠耗能最大的構筑物，其節(jié)能的關鍵在于選擇氧轉移率高的曝氣裝置。國外進口硅橡膠管膜式微孔曝氣器長度為750mm，出氣量為8m3/(m·h)，氧利用率23%，輸氧動力效率2.5~3.5kg/(kW·h)。該曝氣器與傳統(tǒng)曝氣器相比，具有布氣均勻、氧利用率高、動力效率高等優(yōu)點；與其他材質微孔曝器相比，具有通氣量大、充氣能力大、微孔不堵塞、使用壽命長等特點。該曝氣器的使用大大降低了能耗[4]。

風機、水泵在污水水處理廠是經常使用的機械。以往，風機、水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調節(jié)擋板或閥門開度大小來調節(jié)風量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調速技術，以調節(jié)電動機轉速的方法取代調節(jié)擋板或閥門，則能很好地達到節(jié)約電能的目的，利用調速使流量減少，從而使耗電量大大降低，節(jié)能達20％以上。

根據國內的工程實際運行數據表明，使用變頻調速設備可使水泵平均轉速比工頻轉速降低20％以上，綜合節(jié)能效率可達20％～40％，與傳統(tǒng)的采用檔板、閥門調節(jié)流量相比，可節(jié)能40％～60％。對于中小型的污水處理廠，一年左右就可收回投資成本。

3.4中水回用

根據國家提出的建立資源節(jié)約型社會的要求，經處理后的污水也是一種資源。對中水加以回用，也是企業(yè)節(jié)能降耗、減排的一種有效途徑。經過污水處理達標后的中水可用于廠區(qū)地板和道路的保潔、設備的保潔、冷卻水、污水處理廠藥品溶液的配制、污泥脫水設備的沖洗、洗車、景觀用水以及廁所沖洗等等，從而降低企業(yè)的工業(yè)用水成本。從另一方面來看，中水回用還大大降低了企業(yè)排污費的支出。下面舉一個例子：某工廠總排污口平均每月污水排放量為50000噸，直接排入自然水體，執(zhí)行一級標準，月排污費為50000元，該廠工業(yè)用水為4元/噸。實行中水回用后，中水回用率為80%，則月排污費降到10000元，且節(jié)省工業(yè)用水費用16萬元，這樣就相當于為該廠節(jié)省了20萬元，環(huán)保及經濟效益可觀。

4. 結語

隨著中國政府對能源節(jié)約和環(huán)境問題的日益重視，以及在物價上漲的壓力下，企業(yè)的生產成本不斷上升，如何實現節(jié)能降耗和可再生資源的循環(huán)利用成為了企業(yè)領導高度關注的問題。傳統(tǒng)的污水處理廠作為高投資低回報，甚至是無回報的項目必然要成為關注的重點，要降低污水處理在企業(yè)生產成本中所占的比例，我們就要從污水處理廠的能耗方面和中水回用方面來著手，通過改進污水處理廠工藝，污水廠結構設計，使用高效節(jié)能設備和中水回用等幾個方向來實現目標。

參考文獻

[1] 污水處理廠運行的節(jié)能降耗技術進展[J].徐曉宇；李春光.《給水排水》2009年第12期.

[2] 某污水處理廠卵形厭氧消化池啟動實例[J].吳紅娟；劉超；齊華；郭勝.《給水排水》2010年第10期.

[3]水污染控制工程 下冊/高廷耀；顧國維主編.—2版.—北京：高等教育出版社，1999（2004重?。?

[4]城市BOT污水處理廠節(jié)能降耗研究[J].趙傳義；陳天兵；張俊明.《節(jié)能技術》2009年11月，第6期.