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3、提高能源利用效率的方法 运行过程优化是一种投资少、又可以短时间内提高能源利用效率的方法。污水处理厂常见的运行过程优化主要在能源消耗占比较大的环节，如污水提升泵（约10%~20%）、曝气（约50%~70%）和污泥脱水处理（约10%~25%）等。 1 污水提升泵 污水提升泵的优化是一种非常常规的优化措施，没有体现太多先进技术。主要包括对泵的操作设置、配备变频器、采用高效率的水泵等。一般对污水提升泵的优化能将这部分的能耗降低5%~30%。向伟芳对污水提升泵加设变频调控，运行数据表明，用变频调控技术能综合节省能源消耗达到20%~40%。除此之外，也需要定期对水泵进行保养维护，加强运行管理，同时结合自身污水处理厂实际运行情况来调整运行条件，帮助实现能源效率的最大化。 2 曝气 对于污水处理过程而言，曝气环节是能源消耗最大的环节。影响曝气效率最重要的参数是平均细胞保留时间，有报道表明氧转移速率与平均细胞保留时间成正比，与扩散器的空气流速成反比。 （1）溶氧控制 A. Thunberg等报道，在瑞典某污水处理厂安装在线溶氧监测仪能节约26%的空气流量。有文献报道，如果采用更先进的溶氧控制设备可以节约总能耗的15%或者更高。国内方面，杨岸明对曝气智能控制方面展开了详细研究并建模分析。将研究成果应用于20 m3/d城市污水处理厂的鼓风曝气优化上，最终在保持污水处理达标的前提下，月能耗降低7%，月均单位能耗降低9.7%。 （2）鼓风设备 A. C. Firmin等的研究表明，用涡轮鼓风机替换传统的鼓风设备可以降低35%的能耗。最近又有文献报道表明，与传统弹性膜扩散装置相比，采用超细气泡扩散器可以节约能耗10%~20%。除了更换鼓风设备，给现有鼓风设备安装变频调控，可以在工艺发生变化时自动调速，节省电能。刘铁军对SBR工艺污水处理厂的罗茨鼓风机安装变频调控，每月最少节约电量6 810 kW·h，1 a节约电费7.35万元。 3污泥脱水处理 国内大型污水处理厂的污泥脱水处理费用占总费用的15%，对此采用节能降耗优化可以降低成本。主要改造方面包括构筑物结构改造、药剂种类及添加量优化、污泥脱水装备及工艺调整等。 宋繁永等针对污泥脱水能耗高的情况，研究污泥预处理工艺，改善污泥机械脱水性能，其开发的高效污泥机械脱水设备实现了污泥含水率在60%以下。 4、能耗管理办法 1 能源管理指南和能源管理系统 美国能源局（EPA）2008年发布了水和污水利用过程中的能源管理指南，里面提出了一些降低能源消耗和能源成本的方法。美国还有一些专门的组织机构在污水处理能源管理和提高能源利用率方面一直在努力，如WERF（The Water Environment Research Foundation）在筹划制定一个最佳能源利用方法汇编。而我国在这方面相对比较落后，目前仅有一些小公司帮助污水处理厂提供能源管理和提效服务，国家层面缺乏相应的标准和指南。 2 能源审计 能源审计也是能源管理的一个有效措施。常规能源审计就是在污水处理厂设立专门的能耗记录台账，包括各处理单元或设备的电耗、药耗和水耗。定期对台账记录进行整理和分析，掌握该污水处理厂能源消耗的总体情况，并针对初步审计结果，对污水处理各单元环节做出简单的调整。高级能源审计对污水处理厂相关工作人员的要求比较高，工作涉及设备现场试验、盘点设备节能性能数据、设备和系统的能量分布、讨论潜在的节能措施、同时提供详细的过程审核资料并提出节能建议。 3 能源监测系统 能源监测系统是由硬件和软件组成的一个平台，能将一些有效的能源管理办法引入污水处理厂的实践中，可以对污水处理厂的能源使用进行监测和管理，实现降低能耗的目的。例如目前监测和采集系统（SCADA）在污水处理厂中得到了广泛的应用，该系统能监测多种设备的参数和操作条件，同时能够提供处理工艺过程中能源消耗的实时数据。SCADA系统的有效使用可以在2~4 a内收回投资成本。 5、结论与展望 现有能耗评估指标都有一定的局限性，能耗基准的划定方法也杂乱不一，方法各有优劣，没有普适性。从国内外研究进展看出我国在此方面还有很长一段路要走。将来污水处理厂能源提效应在如下几方面加强研究： （1）形成更全面的能耗评估办法，建立标准化能耗评估程序和管理记录台账； （2）开发更全面、更适用的能耗评估指标，根据污水厂的规模、工艺和进出水水质标准等划定统一的标准能耗基准； （3）加强污水处理厂能源监测自控系统数据收集和大数据分析，在此基础上总结能源消耗规律，研究高效节能降耗的方案。 编辑：蓝枫 |
