蘭靈俐

（中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)廈門宏業(yè)有限公司 福建廈門 361115）

引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020 年1 月底，我國共有10113 個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠核發(fā)了排污許可證。從分布區(qū)域來看，主要集中于廣東、山東、江蘇和浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份。其中，福建省污水處理廠有213 座，產(chǎn)能合計(jì)653 萬噸/日。城市污水處理廠屬于能源密級(jí)型、高耗能產(chǎn)業(yè)，且在污水過程中，臭氣、噪聲及固廢等也會(huì)影響到周圍環(huán)境。根據(jù)《關(guān)于深入推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)清潔生產(chǎn)的通知》，要求包括城鎮(zhèn)污水處理廠在內(nèi)的重點(diǎn)企業(yè)要每5 年開展一輪清潔生產(chǎn)審核，立足出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，堅(jiān)持“源頭控制，預(yù)防為主”，以實(shí)現(xiàn)“節(jié)能降耗，減污增效”的清潔生產(chǎn)目標(biāo)，通過審核不斷改進(jìn)污水處理工藝，提升污水處理節(jié)能環(huán)保水平，實(shí)現(xiàn)污水處理后節(jié)能降耗等預(yù)期水平[1]。

1 某市污水處理行業(yè)基本情況

某市從1995 年-2018 年底，市區(qū)內(nèi)先后建成并投入使用5座污水處理廠。目前，全市5 座污水處理廠日處理污水能力為70萬噸，累計(jì)建成1100 公里污水管道、21 座污水提升泵。截至2018 年12 月底，全市污水處理率達(dá)到了96.56%。本文選取了這5 家污水處理企業(yè)作為研究對(duì)象，污水處理廠的處理進(jìn)水類型主要為城鎮(zhèn)居民生活污水，處理工藝包括：氧化溝、A2/O、Unitank、CAST 等，處理規(guī)模從25 萬t/d-5 萬t/d，運(yùn)行年限從2 年-15 年，涵蓋了該市城鎮(zhèn)污水處理的主要企業(yè)及其工藝類型。城鎮(zhèn)污水處理廠作為政府治理城鎮(zhèn)居民生活污水的主要基礎(chǔ)性工程，也是節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)和對(duì)象[2]。

表1 選取的污水處理企業(yè)基本情況

近年來，為了響應(yīng)政府要求和號(hào)召，各地紛紛采取提標(biāo)改造工程，提升了出水水質(zhì)以及污染物防治能力，經(jīng)過一系列的達(dá)標(biāo)改造，全市污水處理工藝水平及處理能力得到了有力提升。但是由于污水處理廠屬于高電耗型產(chǎn)業(yè)，隨著總機(jī)械裝備功率的增加，能源消耗量持續(xù)擴(kuò)大，做好設(shè)備及其運(yùn)行過程的節(jié)能減排，采取清潔生產(chǎn)審核成為推動(dòng)污水處理廠實(shí)施清潔生產(chǎn)的重要舉措和保障。

2 污水處理廠清潔生產(chǎn)潛能分析

2.1 生產(chǎn)工藝及裝備

污水處理廠污水處理工藝的選擇和應(yīng)用直接影響著該污水處理廠的主要技術(shù)性指標(biāo)，也是污水處理廠運(yùn)行的核心。因此，對(duì)于已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行的污水處理廠而言，在滿足當(dāng)前處理能力的基礎(chǔ)上，要根據(jù)工藝技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)其作出相應(yīng)的改良和優(yōu)化，對(duì)相關(guān)的構(gòu)筑物設(shè)備進(jìn)行改造或者其運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化，從而提升污水處理廠出水水質(zhì)，以及節(jié)能降耗的效果[3]。就該市來說，由于建成投產(chǎn)時(shí)間早，原先的工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行老化，可通過工藝及設(shè)備的改造提標(biāo)升級(jí)，達(dá)到節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的預(yù)期效果。

2.2 資源能源消耗指標(biāo)

影響城鎮(zhèn)污水處理廠資源能源消耗的指標(biāo)主要有電、水及藥劑。

（1）電力能耗。目前，全市5 家城市污水處理廠噸水電耗為0.178-0.346kW·h/m3之間，平均單位處理污水量電耗約為0.235kW·h/m3。與目前二級(jí)污水處理廠電耗相比，這一電耗處于較低水平，但與發(fā)達(dá)國家相比（末端經(jīng)消毒處理后外排，污泥采用消化、脫水及焚燒、熱調(diào)等工序，且污水處理自動(dòng)化水平高），還有較大提升空間。如中水回用、除臭及通風(fēng)等方面。

（2）新鮮水耗。污水處理廠配藥、設(shè)備沖洗、綠化及作業(yè)面清洗等需要使用到新鮮水。除配藥外，綠化、作業(yè)面清洗及設(shè)備沖洗對(duì)用水水質(zhì)要求不高，若能實(shí)現(xiàn)尾水回用，則可有效降低新鮮水耗。該市5 家污水處理廠的中水回用率處于較低水平，中水回用量占其日排水量0.015%，污水處理廠單位產(chǎn)品新鮮水耗平均為1.85t/m3，有很大提升空間。

（3）藥劑消耗。從這5 家污水處理廠的藥劑使用情況來看，主要是采用了聚合氯化鋁除磷和聚丙烯酰胺陽離子脫水絮凝劑的使用，萬噸污水藥劑使用量在1.55kg-5.50kg 之間，由于藥劑使用影響因素較多，可進(jìn)一步采取相關(guān)措施，降低藥劑消耗量。

2.3 污水處理產(chǎn)品指標(biāo)

污水處理廠的產(chǎn)品指標(biāo)主要表現(xiàn)為出水水質(zhì)是否滿足達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)標(biāo)率來衡量和評(píng)價(jià)。目前，全市5 家污水處理廠尾水出水水質(zhì)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 污染物產(chǎn)生指標(biāo)

污水處理廠的污染物主要包括惡臭、污泥及噪聲。其中，惡臭主要采取構(gòu)筑物密閉加蓋，以及抽氣、脫臭等措施，減少惡臭[4]。污泥量的降低主要采取的是降低其含水率。根據(jù)污泥脫水率的指標(biāo)和要求，一般衛(wèi)生填埋污水處理廠產(chǎn)生的污泥，其含水率應(yīng)＜60%，而該市5 家污水處理廠污泥含水率平均為75%，因此，還需要采取相應(yīng)措施，降低污泥產(chǎn)量。污水處理廠噪聲可采取合理選泵、優(yōu)化布設(shè)，以及做好設(shè)備日常維護(hù)等實(shí)現(xiàn)降噪。

2.5 廢物回收利用指標(biāo)

（1）中水。污水處理廠的中水回用占其日排水量0.015%，具有很大提升空間。

（2）污泥。污水處理廠產(chǎn)生的污泥也是市政建設(shè)材料等重要材料來源，做好污泥資源化利用，也是清潔生產(chǎn)的重要內(nèi)容。經(jīng)計(jì)算，該市2018 年污水處理廠共產(chǎn)生污泥3.5 萬噸，其中，堆肥處理為1.85 萬噸，占污泥產(chǎn)生量的52.86%，剩余的污泥主要通過脫水填埋，大量污泥填埋產(chǎn)生的滲濾液，占用了大量土地。因此，可通過污泥制肥等實(shí)現(xiàn)變肥為寶，減少污泥二次污染，降低土地資源浪費(fèi)，具有清潔生產(chǎn)的潛力。

綜上，該市5 家污水處理廠綜合能耗方面，污水處理工序占83.5%，污泥處理工序綜合能耗占11.4%，其他綜合能耗占5.1%。

3 污水處理廠處理工序節(jié)能方案

為此，該市先后于2016 年、2017 年和2018 年分批對(duì)全市污水處理廠運(yùn)行工藝及設(shè)備進(jìn)行了改造。在生產(chǎn)工藝及其裝備設(shè)施方面，具有改進(jìn)工藝、優(yōu)化處理過程、提高設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化水平的清潔生產(chǎn)潛能；污水處理廠產(chǎn)生的尾水及污泥等，還可以作為中水回用及污泥資源化利用的潛能；出水指標(biāo)方面，水質(zhì)穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

3.1 節(jié)能

（1）選用變頻技術(shù)。針對(duì)城鎮(zhèn)生活污水水量排放波動(dòng)性較大的現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)，污水處理廠污水處理一般選擇最大流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，且進(jìn)水泵站24h 運(yùn)行，造成能源較大浪費(fèi)。為此，可采取選用變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水處理系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)無極調(diào)速，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保提升泵始終高效區(qū)運(yùn)行[5]。根據(jù)運(yùn)行情況來看，選用變頻技術(shù)，可較傳統(tǒng)技術(shù)降低能耗25%左右，較閥門調(diào)節(jié)流量節(jié)能效果更加顯著。

（2）優(yōu)化曝氣系統(tǒng)。曝氣系統(tǒng)是城鎮(zhèn)污水處理廠的主要能耗之一，也是極具節(jié)能降耗潛能。污水處理廠曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)多以高峰時(shí)段供氧能力配置，高峰時(shí)段所占時(shí)間短，且頻率出現(xiàn)低。針對(duì)污水處理廠的曝氣系統(tǒng)優(yōu)化，可在確保出水水質(zhì)的基礎(chǔ)上，采取：調(diào)節(jié)曝氣設(shè)備運(yùn)行范圍；優(yōu)化擴(kuò)散設(shè)備布置，改表面曝氣為微孔曝氣，選用微氣泡空氣擴(kuò)散涉筆；依據(jù)污水處理時(shí)溶解氧需求控制優(yōu)化曝氣，比如按照自動(dòng)溶解氧檢測儀器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控。

（3）優(yōu)化水泵系統(tǒng)。通過降低污水處理廠水泵機(jī)組單位處理污水電耗達(dá)到節(jié)能減排效果。在對(duì)污水處理廠提標(biāo)改造期間，重點(diǎn)好提升泵、污泥泵及回流水泵設(shè)備及其管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與更新。例如，通過控制流量、調(diào)節(jié)合適壓力以減少水泵使用需求；通過增加自動(dòng)控制、調(diào)速控制及采購高效水泵等，提升設(shè)備應(yīng)用效率；做好水泵的日常維保，減少閥門損耗，在不需要用水時(shí)關(guān)閉水泵，最大限度減少能源消耗。

3.2 降耗

（1）降低新鮮水耗。降低污水處理廠新鮮水耗的主要措施，就是提升污水處理廠中水回用率。將污水處理廠排放的尾水消毒后，收集，用以設(shè)備清洗、作業(yè)地面清洗等；作為城鎮(zhèn)生態(tài)用水，如，作為市政綠化養(yǎng)護(hù)用水，最大限度降低新鮮水耗。

（2）降低藥耗。針對(duì)污水處理廠藥劑使用，可采用高效低量的復(fù)合型高分子混凝劑；碳源不足的污水處理廠，初沉池污泥回流以補(bǔ)充碳源，降低淀粉使用量；此外，采取優(yōu)化配藥及溶藥系統(tǒng)，最大限度地降低藥劑使用量。

（3）做好污泥資源化利用。加大污泥的資源化利用效率，可與相關(guān)企業(yè)合作，做好污水處理廠污泥的集中處置，經(jīng)好氧堆肥等措施，制成肥料，提升污泥利用率，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

結(jié)語

綜上，污水處理廠清潔生產(chǎn)審核，應(yīng)立足其行業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際，重點(diǎn)從工藝及裝備、能源消耗、產(chǎn)品、污染物產(chǎn)生指標(biāo)及資源回收利用率等方面進(jìn)行重點(diǎn)審核，并圍繞“節(jié)能”“降耗”兩大因素，既要選用變頻技術(shù)、優(yōu)化曝氣系統(tǒng)和水泵系統(tǒng)，也要降低新鮮水耗、藥耗，并做好污水處理產(chǎn)生的污泥資源化利用，大力推廣清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)，不斷提升污水處理廠清潔生產(chǎn)的能力和水平。