污水處理的節能實(shí)踐

第19卷第4期江蘇環(huán)境科技Vol 19 No, 42005年8月Jiangsu Environmental Science and TechnologyAug.2006污水處理的節能實(shí)踐朱學(xué)紅1,趙若塵(1派河市污水凈化中心,河南漯河462000;2.南京市排水管理處江心洲污水處理廠(chǎng),江蘇南京210019擠要:采用變頻技術(shù)對污水處理設備進(jìn)行節能改造,使其根據污水水量、水質(zhì)的變化而自動(dòng)調速。將污泥機械脫水濾液與剩余污泥混合,以此來(lái)改善污泥的濃縮脫水性能。工程運行實(shí)例表明:設備的變頻調和濾液的再利用能夠降低污永處理的能量消耗,提高工藝運行永平。關(guān)锽詞:變頻調遠;濾液再利用;節能中分類(lèi)號:X5文獻標識碼:B文章編號:104-8642(2006)04002902The Energy-saving Practice in Wastewater TreatmentZhu Xue-hong, ZHAO Ruo-chenAbstract: The technique of frequency conversion is adopted to wastewater treatment equipment, making its speed regulateautomatically according to the quantity and quality of wastewater. Filtrate mixes excess sludge to improve sludge thickeneddewatering capability. Practice shows that frequency speed control of the equipment and the recycle of filtrate can reduceenergy consumption and increase technics level in wastewater treatment.Key words: Frequency speed control Recycle of filtrate; Energy-saving0引言473m,運行高水位標高510m,最低允許水位標高485m。通常情況下2臺工作,最大流量時(shí)3臺工污水凈化的過(guò)程是一個(gè)能源消耗過(guò)程,主要包作,1臺備用。當進(jìn)水量變化較大時(shí),勢必造成水泵括兩個(gè)方面,即:污水所含的內能消耗和外加能量消的頻繁開(kāi)停及進(jìn)入后續工段的水量突變,這必然降耗凹。其中外加能量是推動(dòng)生物反應與污水處理正常低水泵的使用壽命,影響曝氣池活性污泥新陳代謝運行的必要條件,包括間接能耗與直接能耗。直接能的良性循環(huán),達不到應有的工藝運行效能。為改善這耗是指污水處理運行工藝中外界供給的電能煤等,種不穩定的運行狀況,該廠(chǎng)將集水池的正常運行水如用于污水提升、二級處理、污泥脫水等所消耗的能位提高到了52m試圖保持恒水位運行,以此來(lái)改量;間接能耗為生產(chǎn)用于污水處理的消耗性材料的善進(jìn)水的連續、穩定性?？蛇@會(huì )導致水泵的工作點(diǎn)偏能量,如絮凝劑、氯等耗材生產(chǎn)所需的能量。能耗離高效區,工作效率下降,電耗升高。但這個(gè)缺陷可用占污水處理成本的60%以上團。本文結合某城市污以通過(guò)改變水泵的性能曲線(xiàn)來(lái)完善,使其效率隨著(zhù)水處理廠(chǎng)運行實(shí)例,就污水處理節能降耗的技術(shù)措進(jìn)水水位的高低而變化始終使水泵趨于高效區。施進(jìn)行了探討。調整轉速是改變水泵性能曲線(xiàn)的技術(shù)措施之1污水提升泵的變頻節能。在諸多調速系統中,因變頻調速無(wú)能量損失效率高等特點(diǎn),被認為是交流電機調速的主流技術(shù)。其污水提升泵選型設計時(shí),通常是在考慮滿(mǎn)足最中,380V變頻器制造技術(shù)已經(jīng)相當成熟,質(zhì)量穩定大揚程、最大流量等最不利因素的情況下選抨水泵價(jià)格比較低,電動(dòng)機可以傍路運行,可以應用于水泵參數,這就造成了不少水泵揚程偏高,運行時(shí)偏離設的節能改造。計揚程,常常運行在低揚程大流量、低效區,不僅對于水泵來(lái)說(shuō)流量Q與轉速n成正比,揚程H浪費電能,而且也易導致電機過(guò)熱。與轉速n的二次方成正比,而軸功率P與轉速n的以某污水處理廠(chǎng)為例,其污水提升泵站共有4三次方成正比,表一能夠說(shuō)明上述幾個(gè)量的關(guān)系變臺40001692-725-55型潛水泵,集水池底標高化。即:電機平均轉速下降10%,電機理論節能率為收稿日期:2006-03-27271%;電機平均轉速下降20%電機理論節能率為作奢簡(jiǎn)介:朱學(xué)紅(1969-),男,河南漂河人,工裡師,大學(xué)本科,學(xué)士學(xué)48.8%,依此類(lèi)推。位,主要從事污水治理方面的研究工作YHCNM HG30江蘇環(huán)境軒技2006年8月表1電機轉速及性能參數的變化DO;二是因為污泥回流量只能呈階梯性(50%或轉速下降率頻率溫度變化揚程變化軸功率變化節電率100%)變化,不利于污泥性能的控制。%另外,曝氣設備的充氧能力也是影響DO的關(guān)104572927.1鍵因素,其單位時(shí)間的充氧量與其轉速有關(guān),表2是12551.248.814334.365.7DS325倒傘型曝氣機的性能參數16721.6784表2Ds325倒傘型曝氣機轉速與充氧量關(guān)系利用變頻電機的這種節能技術(shù),根據其集水池頻率葉輪轉數葉輪線(xiàn)速度充氧量水位的變化規律,上述污水處理廠(chǎng)采用“LP牌智能/Hz/(r-)/(ms-) /(kg.h-)化節電設備對其污水提升泵進(jìn)行了變頻節能改造。106102采用多點(diǎn)水位控制,水位探測儀用過(guò)濾網(wǎng)隔離,防止1841固體物影響,并采取多層次水位探測,使水泵電機的244.0890轉速根據水位高低進(jìn)行變頻調節。即:設定集水井的50305.10120水位為H時(shí),變頻器的輸出轉速為600rmin。當為更好地穩定工藝運行,降低污水處理位能耗,集水井水位高于或低于H時(shí),產(chǎn)生一個(gè)偏差值△H,該污水處理廠(chǎng)采用“P牌智能化節電設備,對其氧△H增大(為正),變頻器輸出的轉速升髙,泵的流量化溝上安裝在好氧區的8臺曝氣機及污泥回流泵站越大,水位隨之下降;反之,ΔH減小(為負)時(shí),變頻的回流泵、剩余污泥提升泵進(jìn)行了變頻改造。節電設器的轉速變小,水泵電機的轉速降低,流量減少,水備內的計算機,將好氧區在線(xiàn)溶解氧測定儀30min位隨之升高。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的試運行,不僅實(shí)現了進(jìn)水內測定的DO平均值與程序設定的DO值作比較,量的持續穩定,而且還取得了一定的節能效果原來(lái)當實(shí)測值p(DO)<1.3mg·L時(shí),曝氣機加速運行至兩臺污水提升泵月耗電量為79200kWh,變頻改p(DO)為1.8mgL;當實(shí)測值p(DO)>2.3mgL造后,兩臺水泵月耗電量降到了5700kWh,節電時(shí),曝氣機減速運行至p(DO為1:8mg。而回流泵率超過(guò)了22%和剩余污泥提升泵則根據氧化溝內在線(xiàn)污泥濁度儀實(shí)測的前一天日均MLSS與計算機設定的MLSS作比2曝氣池的工藝優(yōu)化節能較。當p(MLSS)<4000mg·L時(shí),回流泵加速(或城市污水處理廠(chǎng)普遍采用活性污泥法處理污自動(dòng)增加運行臺數),增加污泥回流量至p(MISS)水,這種生產(chǎn)工藝是需氧的代謝過(guò)程。氧氣的需要量為4500mg·L;當p(MLSS)>500mgL1時(shí),是微生物代謝的函數供氧多少一般用混合液溶解回流泵減速(或自動(dòng)減少運行臺數),降低污泥回氧(DO的質(zhì)量濃度來(lái)控制。對所需要的p(DO)有流量至p(MISS)為4500mg·L;而剩余污泥提各種建議,從0.5mgL到3mgL不等。另外,升泵增速或減速則與此相反,以此來(lái)保證微生物的由于活性污泥絮凝體的大小不同,所需要最小量的平衡生態(tài)環(huán)境使整個(gè)處理系統處于良好的低位能D0也不一樣,絮凝體越小,與污水的接觸面積越大,運行狀態(tài)。改造后的運行數據顯示,污水處理的位也越易于微生物對氧的攝取,所需要的DO就小;反能耗降到了0.21kWh以下。之絮凝體越大,則所需的DO就大圖。而氧氣的供應3絮凝劑的再利用主要靠風(fēng)機或曝氣機等污水處理設備提供,DO的高低是影響污水處理能耗的關(guān)鍵因素之一。所以,絮凝劑是污泥機械脫水時(shí)不可缺少的間接能氧氣的供應量直接影響設備的動(dòng)力消耗。耗。絮凝劑對污泥的調質(zhì)作用主要是吸附架橋和壓仍以上述污水處理廠(chǎng)為例,其日處理能力為8縮雙電層,促使污泥結塊、抱團,其存在形式有兩種萬(wàn)m3,采用改良型 Carrousel氧化溝工藝。利用方式:是存在于脫水后的泥餅中,一部分仍存在于DS325倒傘型曝氣機(共計16臺,電機功率為55污泥的脫水濾液之中。泥餅中的絮凝劑隨著(zhù)污泥的kW)充氧,其ρ(DO)在缺氧區為0.5mg·L亠,在好后期處置逐漸降解,而存在于脫水濾液中的絮凝劑氧區為2.5mg·L-。運行初期,完全按設計參數操一般都回流到污水處理廠(chǎng)的預處理系統,其絮凝效作,雖然出水質(zhì)量較好[p(COD)<40mg·L,但果在此工段沒(méi)有明顯的作用。而在剩余污泥的濃縮污水處理位能耗髙達0297kWh,運行成本較高。沉淀試驗中,將適量的污泥機械脫水濾液加入到剩通過(guò)分析,造成位能耗高的主要原因一是整個(gè)工藝余污泥后,污泥的沉淀速度會(huì )有顯著(zhù)提高,其沉降曲系統沒(méi)有根據進(jìn)水水質(zhì)狀況、水量大小及時(shí)調整線(xiàn)如圖1所示。(下轉第34頁(yè))THCNM HG34江蘇環(huán)境劑技2006年8月于自然界中,為研究其可獲得性提供了良好的基礎。[參考文獻同時(shí)分析總結也可以看到, Anammox細菌是專(zhuān)性厭氧菌,所以大部分研究培養的種泥都是與其生存環(huán)[]怡,黃勇厭氧氨氧化細菌的篩選試驗研究蘇州境相似的厭氧污泥,從培養的效果來(lái)看也是用厭氧科技學(xué)院學(xué)報(工程技術(shù)版),2004,17(4):6污泥比好氧污泥更易于富集 Anammox細菌;另外,[2] Strous M, Heijnen JJ, Kuenen JG, et al.The sequencingbatch reactor as a powerful tool to study very slowly growing好氧和厭氧污泥混合接種的方法去除率相對較高,microorganism []. Appl Microbiol Biotechnol, 1998, 50(8)可能是由于好氧絮狀污泥與厭氧顆粒污泥相互影589-596.響,使得容易形成 Anammox顆粒污泥,降低污泥對3]胡寶蘭鄭平,馮孝善.新型生物脫氮技術(shù)的工藝研究門(mén)氧氣等抑制因素的敏感程度,抗沖擊負荷能力也就應用與環(huán)境生物學(xué)報,199,(5):68-73更強。[4]林豐妹,鄭平.氣提式內循環(huán)硝化反應器運行性能的研采用不同的反應器,也能成功地啟動(dòng) Anammox究門(mén)J.生物工程學(xué)報,2002,18(4):492-49過(guò)程。反應器的選擇是多樣的,但是首先要求對污泥5張少輝,鄭平,華玉妹.反硝化生物膜啟動(dòng)厭氧氮氧化反截留性能較佳;同時(shí)也要綜合考慮到經(jīng)濟、能耗、操應器的研究門(mén)J.環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2004,24(2):220-224.6]阮文權,鄒華,陳堅.厭氧氨氧化混培菌的獲得及其運作等因素。從研究的情況來(lái)看,各種反應器都有各自行條件.重慶環(huán)境科學(xué),2002,24(6):30-33的優(yōu)缺點(diǎn),值得進(jìn)一步地綜合評價(jià)和試驗驗證?！竇沈平,左劍鍔,楊洋.接種不同污泥的厭氧氨氧化反應盡管對于 Anammox工藝和 Anammox細菌的生器的啟動(dòng)與運行!J中國沼氣,2004,223):3-7理特性等基礎方面有了廣泛的研究,但目前[8]胡勇有,雒懷慶,陳柱.厭氧氨氧化菌的培養與馴化Anammox細菌的培養技術(shù)還不能應用于實(shí)際廢水研究[華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版,200,30處理工程和厭氧氨氧化純種細菌的培養和富集。因(11):160-164.此,今后的研究還將更注意在 Anammox細菌富集培[9]杜兵,司亞安,孫艷玲,等.推流固定化生物反應器培養養的更好控制上,并將會(huì )更具有實(shí)踐意義。同時(shí),對ANAMMOX菌門(mén).中國給水排水,2003,19(7):62-65.10左劍鍔,楊洋,蒙愛(ài)紅,厭氧氨氧化工藝在USAB反應于啟動(dòng)、富集培養 Anammox細菌的泥源和反應器的器中的啟動(dòng)運行研究[.上海環(huán)境科學(xué),2003,2(10):優(yōu)化選擇也有待于進(jìn)一步地研究深入。665-669(責任編輯胡燕榮)(上接第30頁(yè))處理的剩余污泥,現在開(kāi)啟一個(gè)即可滿(mǎn)足生產(chǎn)需純污泥沉淀曲線(xiàn)要,節電率50%。生產(chǎn)數據統計表明,藥劑消耗量降低了10%以上。60%濾液的污泥沉淀曲線(xiàn)4結論與經(jīng)驗根據某污水處理廠(chǎng)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化,采用560759010512013550165180195210225變頻技術(shù)自動(dòng)控制水泵、風(fēng)機(曝氣機)的轉速能夠時(shí)間/min降低污水處理的直接能耗;而將污泥的機械脫水濾圖1p(MLSS)為9500mgL污泥濃縮沉淀曲線(xiàn)液與剩余污泥混合沉淀,能夠改善污泥的脫水性能,通過(guò)污泥濃縮沉淀曲線(xiàn)的對比,加入20%濾液增大污泥的濃縮速度,提高濃縮池的容積效率,降低的剩余污泥沉淀曲線(xiàn),在污泥沉淀初期,線(xiàn)性斜率是污水處理的間接能耗。工程運行實(shí)例表明,采用這些純剩余污泥沉淀曲線(xiàn)線(xiàn)性斜率的幾十倍,這說(shuō)明污技術(shù)措施不僅可以減少污水處理成本,而且還可以泥的機械脫水濾液改善了剩余污泥脫水性能,提高提高工藝運行水平,延長(cháng)設備使用壽命,可推廣于同了污泥脫水效率,具有一定的調理作用。多次的重復行借鑒試驗發(fā)現,純剩余污泥經(jīng)過(guò)12~30h達到的濃縮效果,調質(zhì)處理的污泥超過(guò)4h即可達到。由此看來(lái),「參考文獻經(jīng)適當調質(zhì)處理的剩余污泥其濃縮速度大大高于未[]卓明,馮裕釗,陳勇,等.污水處理中的經(jīng)濟性分析[J經(jīng)處理的污泥。給水排水,2005,31(12):34-36上述污水處理廠(chǎng)進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗,將濾液與2]程曉燕,崔強明污水處理廠(chǎng)建設運行風(fēng)險及歸避門(mén)江蘇剩余污泥混合,一并送入濃縮池進(jìn)行污泥濃縮處環(huán)境與科技,2005,18(3):49-50理。運行結果表明:污泥的濃縮速度加快,濃度增[3]哈爾濱建筑工學(xué)院.排水工程[M]北京:中國建筑工業(yè)大,濃縮池的容積效率提高。原來(lái)需要兩個(gè)濃縮池出版社,1990(賁任編輯胡燕榮)THCNM HG