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1、LOGO青岛首创瑞海有限公司 刘浩 牟润芝 2012年06月 精细化管理实现节能降耗目标概 要当前水处理行业在大力发展的同时，也逐渐成为能源 密集型行业之一。虽然中国的城镇污水处理厂数量已进入 世界前列，但是污水处理厂运行水平还较低，绩效管理相 对粗放，节能降耗手段缺乏系统性，而在各地区行业监管 和考核中，水质和能效是主要和重要评价指标。截止2011 年底，全国已建成投运的城镇污水处理厂3135座，数量是 十五末的3.3倍，污水处理能力达到1.36亿立方米/日，仅 日耗电量达到2800万千瓦时，年耗电量超100亿千瓦时， 高电耗也产生较高的污水处理运行成本。因此，现阶段污 水处理厂节能降耗的主
2、线就是增水量，保水质，节电能， 降药耗。在以上背景条件下，介绍一种全流程节能降耗优 化运行策略，供大家参考借鉴，同时也需要各污水处理厂 根据能耗水平、水质状况及设备支持程度合理编制适合本 厂实际的优化运行实施方案。污水处理厂全流程能耗组成1全流程节能降耗优化策略2全流程节能降耗改进建议3全流程节能降耗近期发展4目 录一 .污水处理厂全流程能耗组成水处理工艺流程污水处理厂全流程能耗组成非正常能耗正常能耗非正常能耗质量意 外能耗安全事 故能耗应急处 置能耗电力 能耗药剂 能耗 其他 能耗污泥消化加热所 消耗的热能、厂 区使用的自来水 、运输用油等其 他能耗，占5%以 下正常能耗 显著性依据能耗对污
3、水处理 厂的影响大小和可控 程度，显著性如下： 1电力能耗 2药剂能耗 3其他能耗 因此在节能降耗过程 中应着重考虑前2项 显著性影响大的因素全流程正常能耗 组成电力能耗 污水提升泵、鼓风 曝气机、回流污泥 泵等设备电耗，通 常占污水处理厂全 部能耗的50%以上药剂能耗 随着水质提标，化 学除磷、消毒、脱 水絮凝、外加碳源 等药剂能耗在污水 处理厂能耗比例逐 步提高，占45%其他能耗为消除潜在不合 格因素进行纠正 预防措施，如消 除污泥膨胀，避 免低温氨氮超标 所耗费电能药剂非正常能耗具有突发 性、潜伏性、整体性 、动态性特点，一旦 发生往往比正常能耗 成倍数增加，通常应 急处置能耗会低于前
4、2项能耗，并且可控 性更强，因此在污水 处理厂运营管理中应 避免前2项能耗，关 注应急处置能耗。全流程非正常能耗 组成质量意外能耗 工艺指标波动，质 量控制不到位而造 成水质不达标，消 除不合格品需要额 外增加的电能、药 剂等意外能耗安全事故能耗 因停送电、雷击、 外部管网中断，造 成污水处理系统暂 时中止，维持和恢 复系统运行所要耗 费的电能药耗应急处置能耗非正常能 耗 显著性二 .全流程节能降耗优化策略生化处理生化处理 单元单元预处理预处理 单元单元总体节能总体节能 优化优化污泥处理污泥处理 单元单元水质保障 能耗均衡 模型构建 智能监控 跟踪验证 1.水质水量保障，是污水处理厂节能降耗的
5、基础，也是最优先约束条件，往往节能降耗的同时也是工艺指标优化的过程，节能降耗与水质水量关联性密切。 2.节能降耗并不是追求某一单项成本降低，而是实现全局最优和系统均衡策略。 3.经济运行模型构建有赖于历史数据积累和正交试验评价。 4.智能监控不仅可以实时验证正常能耗水平，同时对预防非正常能耗至关重要。 5.任何节能降耗措施必须通过跟踪验证形成闭环控制，从而加强纠偏纠扭。总体节能优化是建立在污水处理厂内能平衡基础 预处理单元随着城市基础设施 建设加快，大量无 机物质和泥浆易进 入污水收集系统， 严重影响后续生化 处理和污泥处理工 艺，有必要调整适 当汽水比，使不同 粒径沙砾和浮渣在 该工段得到去
6、除水量控制 提升泵沉砂池 不同季节条件，不 同工况下，把好进 水关是污水厂节能 第一要务，水量合 理调配，恶性水质 的监测杜绝，进水 工况的预判，中间 提升量的估算，均 会使单位处理成本 产生明显差异。避免水泵在低效区 运行，通过改变性 能曲线来克服，使 泵效率根据泵坑水 位高低变化，设置 多层次水位启动控 制方式，不同变频 泵、工频泵在高效 水位区启动关停， 运行平稳水量恒定一方面需要做好无 机物质的截留，避 免无机物质在生物 池的富集，活性污 泥活性变差；另一 方面要计算好水力 停留时间，使碳源 利用能够得到加强 初沉池出水C/N比 业已成为关键指标初沉池生化处理单元 图2 精确曝气系统原
7、理图图1污水处理工艺能耗分布（生化处理占59%）二级处理占59%预处理占17%污泥处理占23%其他处理1%回流 系统供氧 系统碳源 利用除磷 药剂预判 处置合理设置碳源利用点，避免DO、 MLSS、NO3-N值过高带来的碳 源利用影响，开发污水处理厂内 碳源，摸清反硝化速率的曲线关 系和显著性影响排序加强生物镜检，实时监测 污泥有机负荷变化，防止 污泥膨胀，在冬春季低温 条件来临前控制适宜的污 泥浓度、DO，减少水量冲 击，及时清理浮泥定期评价生化反应段的协 同除磷效果，注意二沉池 固液分离，避免SS超标带 来除磷负荷增加，尽量选 用在二沉池后端投加化学 除磷药剂。在保证处理效果情况下， 简化
8、回流方式，即减小回 流比或回流量，通常外回 流比基本固定，但内回流 比可以根据不同的脱氮除 磷要求进行适时调节。分析DO与MLSS、污泥负荷率间的关系 ，前馈控制和反馈控制相结合，DO仪 、NO3-N仪、NH3-N仪组合模型，使供 气量维持好氧生化环境，同时也避免出 现过度氧化导致细胞内碳源不足生化处理单元污泥处理单元提高污泥含固率 增强浓缩池、消 化池的运行质量 使进入脱水机的 污泥含固率得到 提高，在同等工 况下，实现降低 干泥药耗目的提高消化池污泥分 解率，实时监测污 泥HAC和CaCO3 变化，防止污泥膨 胀，产生沼气，消 化池自身加热，沼 气鼓风机、发电机 、供暖等能源利用精心比对选
9、定絮 凝药剂，定期开 展药剂供方评价 工作，利用变频 加药系统在不同 的进泥量、含固 率、设备工况下 科学配药采用低转速，扭 矩、差速稳定， 进泥含固率适宜 设备工况条件， 提高上清液固体 回收率，必要时 可以将上清液回 流以促进沉淀污泥含固率污泥消化加药系统设备工况三 .全流程节能降耗改进建议全流程节能降耗优化控制策略改进建议 节能降耗 改进建议通过各种优化方案的 比对, 制定适合于本 厂实际情况的节能降 耗优化运行方案。在 方案实施过程中,统 筹安排、分步实施。 在实施方案中要充分 评估优化运行过程中 可能对系统运行稳定 性产生哪些影响，并 做好应急预案， 以 免影响安全生产与稳 定运行。
10、国内外发展 现状调查借 鉴，企业设 备仪表和技 术储备调查节能专业评 价，核算筛 选出节能优 化运行的重 点和盲点，高校科研院所 联合，进行生 化模拟和商业 财务预测，完 善其他范围节 能降耗策略编制科学的能 耗水质关联性 指标，职责明 晰，专业培训 ，提高员工精 细操作水平前期准备节能识别激励机制点源示范影响 因素设 备操 作评 估策 略改进建议 设备设备仪表的完好状态和精确程度 是节能降耗的基础，不能出现因节能降耗 而采取频繁开启设备或增加负荷加剧设备 磨损的手段来进行节能降耗的短期行为。 即便是要对部分设备进行改造（如变频、 叶轮改造、自控调整），也要取得设备厂 家和工艺设计人员的许可。
11、 操作规范节能降耗的培训、操作和规 范，如雨雪天进水量的控制，夏冬季节DO 的控制，分段进水碳源利用控制，化学除 磷加药处理，脱水污泥干泥单耗控制等。 评估除在前期进行节能降耗关键点的 识别评估外，还要进行工艺控制优化和设 备优化的评估，通过优化现有硬软件因素 来进行合理节能，不建议大范围技改，保 持污水处理厂水质和稳定十分重要。 策略根据工艺现状、设备自控支持程 度、运行人员操作方便与否等综合考虑, 简单易行流程策略来协助运行人员合理调 控运行模式, 是一种良好节能降耗措施。四 .全流程节能降耗近期发展变频调速精确曝气精确加药内碳源开发 污水提升泵、回 流污泥泵、鼓风 机等高能耗设备 采用变
12、频调速、 滤波电容技术， 使设备性能曲线 始终处于高效区 ，不仅保障设备 运行稳定，还避 免谐振、水锤等 不良情况发生 根据化学除磷 去除要求和消 毒余氯含量设 定，采集水量 水质信号，综 合考虑PH、 DO、MLSS 等干扰因素影 响，高精度投 加药剂，减少 生化反应影响 构建适宜污水 处理厂内碳源 开发体系，着 重关注污泥上 清液、回流污 泥液中内碳源 的利用与开发 ，以进水和生 物池进水C/N 比为共同碳源 利用标准深度处理 技术研究开发 主动与高校、环 保厂商开展脱氮 、消毒、生物膜 工艺的深度处理 技术研究，明确 影响深度处理技 术的显著性因素 与排序，提高低 温条件下生物处 理系统的稳定性 和抗冲击负荷节能降耗新技术近期发展 集成智能控制系 统，包括溶解氧 、出水氨氮浓度 、鼓风机调节和 控制流量分配等 核心工艺缓解或 设备模块，实现 间歇曝气、微量 曝气、正常曝气 、溶解氧分布和 好氧体积控制LOGO
