污水处理厂的可节能性
仪器信息网 · 2007-06-20 21:40 · 33213 次点击
摘要:系统地分析介绍污水处理厂流程中各个处理过程的能耗分析情况,针对各个情况提出合理有效的节能建议。并指出污水处理厂常用的好氧处理能耗过高的突出问题,建议改用能耗低的好氧过滤等处理方法。其中污水再生利用也是解决污水处理能耗高的有效途径之一。
关键字:污水,能耗,建议
前言
目前我国城市环境污染压力大,现行的处理技术多数面临高额资金投入的难题,因此当前迫切需要推广低能耗、生态型的污水处理技术。如何经济有效地解决生活污水的污染问题也已成为一个亟待解决的难题,引起了人民群众和政府部门的极大关注。然而污水处理的费用也是一个很大的问题,要想将污水和废水处理好,将对环境的污染降到最低,我们就必须以最经济的方式处理污水,这就涉及到一个污水能耗与效率的问题。下面就污水处理厂的普遍污水处理的流程进行分析,找到工艺的不足之处,提高污水处理的可节能性,使污水处理真正达到环境效益与经济效益相结合。
1.处理过程的能耗分析
污水处理厂普遍采用的污水处理流程是:收集设施(包括污水管道、雨水管道、工厂排放水管道等)-->污水提升泵站-->沉砂池-->初沉池-->曝气池、厌氧池等生物处理-->二次沉淀池-->排水管道或排入水体。
污水处理厂处理的污水种类多、污水量大,这就需要用提升泵站将各处的污水提升到污水处理厂进行集中处理,这些污水提升泵站不仅要适应污水量变化的要求,还要保障所有污水都要提升到污水处理厂,输送的路程也很远,再者污水管道一般都埋设较深,泵站需要有很高扬程,电耗十分可观。
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池中有能量消耗的主要是砂水分离器和吸砂机,以及曝气沉砂池的曝气系统,多尔沉砂池和钟式沉砂池的动力系统。
初沉池处理的对象是悬浮物和部分有机物,可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其有机物的负荷。初沉池的主要能耗设备是排泥装置,比如链带式刮泥机,刮泥撇渣机,吸泥泵等,但由于排泥周期的影响,初沉池的能耗是比较低的。
生物处理主要分为好氧处理方法和厌氧处理方法。近几年来,国内外出现许多生物处理方法都是好氧处理和厌氧处理相结合的,其处理效果往往比单一的处理方式好得多。污水生物处理过程能耗在污水处理厂直接能耗中占相当大的比例,活性污泥法的曝气系统的曝气工艺要消耗大量的电能。据有关报道,它和污泥处理过程能耗之和占污水处理厂直接能耗的60%以上。
初沉池、生物处理和二次沉淀池分离出来的污泥要用污泥泵输送到污泥泵房,然后要经过浓缩和压缩处理。这些过程能耗也很大,相关设备的电耗功率都很大。
2.处理过程的可节能性
现在污水处理厂大多采用集中式混合处理,如果改成分散式处理,就可以减小污水处理厂的压力,也可以减少深度处理的费用。污水提升泵站要节省能耗,要从提升泵的节约电能入手。正确的选泵,使提升泵工作在高效段是有效的手段;合理利用地形,减少污水的提升高度也是有效的办法;定期对水泵进行维护,减少摩擦也可以降低电耗。
如果采用平流沉砂,就可避免采用动力设备。采用重力排砂,避免使用机械排砂,这些措施都可大大节省能耗。
初沉池的可节能性是要减少排泥设备上的能耗。采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
曝气池是好氧处理工艺中能耗最多的部分,因此解决好氧处理工艺流程的能耗问题的关键在于降低曝气池的能耗。为了保证曝气池中溶解氧的浓度,必须要用电力设备将空气充入到污水中,这一过程可以采用多层好氧过滤的方式减小能耗开支。好氧过滤的各个滤层的厚度的材料都是不相同的,实现的过滤效果也大相径庭。国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上,因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能,也包括解决运转的工艺问题,还包括污水厂产物中的能量回收。
曝气系统的能耗相当大,对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷,但目前仍然可划分为两类:第一种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法,第二种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。同时微孔曝气,曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。在传统活性污泥处理厂曝气池中,可以辟出前端厌氧区,采用淹没式搅拌器,这一简单的改造可以节省近20%的曝气能耗。
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径:一个是污泥厌氧消化气利用,另一个是污泥焚烧热的利用。消化气性质稳定、易于贮存,它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能,废热还可回收于消化污泥加热,因此利用消化气能解决污水厂不同程度的能量自给问题。沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例,是大型污水处理厂的沼气综合利用的可行途径。另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理厂旁,将固废与污水污泥一起焚烧,获得的电能用于处理厂的运转。