十一五規(guī)劃提出了節(jié)能降耗的目標(biāo),并把節(jié)能降耗提升到戰(zhàn)略的高度,各行各業(yè)積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召競(jìng)相開(kāi)展節(jié)能降耗工作,城市污水處理行業(yè)也是高能耗行業(yè)之一,并且節(jié)能降耗問(wèn)題已經(jīng)成為制約城市污水處理行業(yè)發(fā)展的瓶頸。高能耗不僅導(dǎo)致污水處理成本升高,而且也在一定程度上也加劇了我國(guó)當(dāng)前的能源危機(jī)。因此竭盡全力降低城市污水處理廠的能耗需求,尋求污水處理廠能量?jī)?yōu)化對(duì)策已成為當(dāng)務(wù)之急。本文通過(guò)對(duì)安達(dá)污水處理廠采用的污水處理工藝即A2/O工藝、混凝-沉淀再生水處理工藝各個(gè)構(gòu)筑物的能耗分析,以及對(duì)為污水處理廠提供的設(shè)備節(jié)能優(yōu)勢(shì)分析,總結(jié)新型污水處理設(shè)備對(duì)污水處理廠節(jié)能降耗的貢獻(xiàn)力。
2.安達(dá)污水處理廠工程簡(jiǎn)介
安達(dá)市地處中緯度北溫帶亞歐大陸季風(fēng)氣候區(qū),屬于北溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候,主要特征:冬季寒冷、干燥,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)200天以上;夏季炎熱,時(shí)間短,約120天,年降雨量少,蒸發(fā)量大,氣候干旱。
安達(dá)市年平均氣溫為3.2℃。年際間氣溫差異不大。年平均最低氣溫-19.9℃,年平均最高氣溫22.8℃。
安達(dá)受季風(fēng)影響,平均雨量各季節(jié)不均。年平均降雨量為419.7毫米,年最大降水量為680.5毫米,最小為248.2毫米,年內(nèi)各月降水量分配不均,降水量集中在6~9月,降水量區(qū)域分布不均,東北地區(qū)降水較多,在430毫米以上;西南地區(qū)偏少,低于400毫米。
安達(dá)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模近期(2010年):旱季4.5萬(wàn)m3/d,雨季8.8萬(wàn)m3/d遠(yuǎn)期(2020年):旱季8萬(wàn)m3/d,雨季13.1萬(wàn)m3/d。
進(jìn)水水質(zhì):CODcr 350mg/l; BOD5 180mg/l;SS 250mg/l;TN 50mg/l;NH3-N 35mg/l;TP 5mg/l。
出水水質(zhì):出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。CODcr≤60mg/l;BOD5≤20mg/l;SS≤20mg/l;TN≤20mg/l;NH3-N≤8mg/l;TP≤1mg/l;糞大腸菌群數(shù) ≤ 104個(gè)/l。
再生水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模1萬(wàn)m3/d。
再生水處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)同污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。
出水水質(zhì):CODcr≤60mg/l;BOD5≤10mg/l;SS≤10 mg/l;TN≤20mg/l;NH3-N ≤8mg/l;TP≤1mg/l;糞大腸菌群數(shù)≤2000個(gè)/l。
選用合理的污水處理工藝和污水處理設(shè)備是污水處理廠節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié),污水處理工藝的選擇,不僅要考慮污水處理出水水質(zhì)的要求、處理工藝的合理性與適用性還應(yīng)考慮工藝流程的簡(jiǎn)潔順暢,易于控制。針對(duì)安達(dá)市冬季時(shí)常較長(zhǎng),氣溫較低;夏季時(shí)常較短,氣溫較高等自然特征,選取改良型A2/O污水處理工藝作為污水處理廠的生物處理主體工藝。針對(duì)安達(dá)市年降雨量較少且雨量季節(jié)性和地域性分布不均的特征,將部分經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后的出水再進(jìn)行混凝-沉淀-過(guò)濾深度處理生成再生水,用以緩解安達(dá)市的用水壓力。安達(dá)污水處理廠在設(shè)備選用方面也比較慎重,在能保證處理質(zhì)量和能力的前提下盡量選用能耗較低的環(huán)保設(shè)備。南京藍(lán)深制泵集團(tuán)積極響應(yīng)國(guó)家低碳、節(jié)能、環(huán)保的號(hào)召,不斷改進(jìn)產(chǎn)品,由其提供的水泵,格柵,刮吸泥機(jī)等環(huán)保設(shè)備具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。
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圖1 安達(dá)污水處理廠污水處理工藝流程圖
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圖2 安達(dá)污水處理廠再生水處理工藝流程圖
3.A2/O處理工藝的主要構(gòu)筑物及設(shè)備節(jié)能分析
(1)粗格柵間及進(jìn)水泵房
污水處理廠處理的污水種類多、污水量大,需要用提升泵房將各處的污水提升到污水處理廠集中處理,不僅要保障所有污水都提升到污水處理廠,還要能夠適應(yīng)污水量的變化要求,一般其流量很大,輸程也較遠(yuǎn),再者污水管道一般都埋設(shè)較深,泵房需要有很高的揚(yáng)程,其電耗一般占全廠電耗的15%~25%,是污水處理廠節(jié)能重點(diǎn)。
提升泵房的節(jié)能應(yīng)首先從設(shè)計(jì)入手,正確選泵,使提升泵工況點(diǎn)在高效段內(nèi)運(yùn)行;可通過(guò)利用先進(jìn)變頻器調(diào)節(jié)污水流量,降低電能消耗;合理布置污水處理流程,減少管道長(zhǎng)度及局部阻力,降低污水提升泵揚(yáng)程,此外調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行方式,降低水泵軸功率,加強(qiáng)對(duì)水泵的管理和維護(hù)也是有效的辦法,且節(jié)能效果明顯。
格柵是用來(lái)去除那些可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門(mén)的較大的懸浮物,保證后續(xù)處理設(shè)施正常運(yùn)行。格柵選型時(shí)應(yīng)考慮整個(gè)污水處理系統(tǒng)能正常運(yùn)行,后續(xù)污水處理設(shè)施或管道均不會(huì)堵塞。選擇合適的柵隙對(duì)格柵選型至關(guān)重要,柵隙過(guò)大,截留率降低,截留效果較差。柵隙過(guò)小,污水經(jīng)過(guò)格柵時(shí),由于柵條的阻擋會(huì)引起水頭損失增大,需要有水泵提升污水以增大污水的勢(shì)能,另外柵渣破碎機(jī)的粉碎處理也是耗能過(guò)程,可盡可能將污水處理設(shè)備安裝在地勢(shì)較低的地方,以減小提升泵的功率[2]。安達(dá)市污水處理廠選擇回轉(zhuǎn)式機(jī)械粗格柵和旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)配合使用,回轉(zhuǎn)式機(jī)械粗格柵的柵隙為20mm,旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)柵隙為10mm,和以前的攔污設(shè)備相比,回轉(zhuǎn)型格柵除污機(jī)具有能耗較低,除污連續(xù),排渣干凈,分離效率高的優(yōu)點(diǎn);旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)轉(zhuǎn)速低,功率小,低噪音等優(yōu)點(diǎn)。采用這兩種粗細(xì)格柵攔污,不僅起到很好的攔污效果,在一定程度也降低能耗。
排出的柵渣經(jīng)皮帶輸送機(jī)和無(wú)軸螺旋輸送機(jī)輸送至集渣斗。
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