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來源：環(huán)保工程師

2022年8月21日零時四川省啟動突發(fā)事件能源供應(yīng)保障一級應(yīng)急響應(yīng)。

今年7月以來，四川省面臨歷史同期最高極端氣溫、歷史同期最少降雨量、歷史同期最高電力負(fù)荷疊加的嚴(yán)峻局面，高溫災(zāi)害與旱災(zāi)并行，電力供需矛盾極為突出。為全力以赴保安全、保民生、保重點(diǎn)，盡最大努力減少對全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾生產(chǎn)生活的影響，堅(jiān)決打贏電力保供攻堅(jiān)戰(zhàn)，按照《四川省突發(fā)事件能源供應(yīng)保障應(yīng)急預(yù)案（試行）》規(guī)定，經(jīng)批準(zhǔn)，決定于8月21日00:00啟動四川省突發(fā)事件能源供應(yīng)保障一級應(yīng)急響應(yīng)。

這是2022年1月四川政府辦公廳印發(fā)《四川省突發(fā)事件能源供應(yīng)保障應(yīng)急預(yù)案（試行）》以來，四川首次啟動最高級別的應(yīng)急響應(yīng)（從高到低分別為一級、二級、三級、四級響應(yīng)）。

污水處理屬于能耗密集型行業(yè)，其消耗的能源主要包括電、燃料及藥劑等，電耗占總能耗的60%～90%。平均電耗約為0.292 KWh/m3，屬于高耗能企業(yè)。污水處理廠節(jié)能途徑有以下幾點(diǎn)：

一、預(yù)處理單元節(jié)能途徑與措施

進(jìn)水泵是預(yù)處理單元最大的耗能設(shè)備，是該單元節(jié)能的關(guān)鍵設(shè)備。污水提升泵的節(jié)能應(yīng)綜合考慮整個提升系統(tǒng), 主要包括污水提升泵的節(jié)能；正確科學(xué)地選擇水泵, 使其在高效率下工作；合理利用地形，通過減小污水的提升高度來降低水泵的軸功率;定期對水泵進(jìn)行維護(hù)，減少摩擦也可以降低電耗等。

1、合理選擇進(jìn)水泵

污水提升泵的節(jié)能應(yīng)綜合考慮整個提升系統(tǒng)，必須將水泵系統(tǒng)和管道系統(tǒng)結(jié)合起來，根據(jù)系統(tǒng)的特性來選擇合適的水泵。

由于污水量往往隨著季節(jié)、天氣、用水時間等不斷變化，因此選擇的水泵必須滿足系統(tǒng)輸送最大流量的需求。但從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，采用最大流量選取的水泵實(shí)際上全速運(yùn)轉(zhuǎn)的時間不超過10%，大部分時間內(nèi)水泵處于低效運(yùn)轉(zhuǎn)。

因此，為了使水泵處于高效工作狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)管道系統(tǒng)的特性曲線選擇合適的水泵。

2、合理選擇電機(jī)

水泵電機(jī)不能將所有輸入的能量轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，電機(jī)輸出的機(jī)械能與使用電能的比值稱為電機(jī)效率。電機(jī)效率一般為70%～96%，電機(jī)在低負(fù)荷 下工作一般效率較低。
選擇與水泵負(fù)荷相匹配動力的電機(jī)對于保持電機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)非常重要。通常選擇大功率的電機(jī)來滿足額外負(fù)荷的需求，而大功率的電機(jī)在低負(fù)荷下的工作效率都比較低。由于無功電流的增加，功率因數(shù)下降，電機(jī)在負(fù)荷≥75%的條件下工作其效率比較高，而在50%的負(fù)荷下工作其效率較低。

最近幾年高效率的電機(jī)有了新的發(fā)展，但價格比較昂貴，費(fèi)用比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)高15%～25%。通常，由于其運(yùn)行費(fèi)用較低，在電機(jī)投入運(yùn)行后，該部分投資的回收期很短，一般幾個月或者數(shù)年就可回收增加的成本。

因此，在污水處理廠新建設(shè)計或升級改造工程中，應(yīng)優(yōu)先選用高效電機(jī)。

3、合理降低水泵揚(yáng)程

為了達(dá)到節(jié)能效果，降低水泵揚(yáng)程可采取如下措施：

1）設(shè)計高程時，盡量做到一次提升，避免多次提升污水。盡量利用重力流、自流經(jīng)過處理構(gòu)筑物，避免由于多次反復(fù)提升帶來的能量消耗。

2）設(shè)計構(gòu)筑物的進(jìn)、出水口形式和管道之間的連接方式時，要合理選用設(shè)備的型式，減少處理流程的水頭損失。各構(gòu)筑物和管線的布置應(yīng)緊湊、簡潔，避免不必要的拐彎和長距離輸送，這既可以減少水頭損失，又可以降低污水一級提升泵的揚(yáng)程，這將大大降低電能消耗。

3）改固定堰為可調(diào)堰，非淹沒堰為淹沒堰，落差可由35-40cm減少到10cm。充分考慮構(gòu)筑物的特征和構(gòu)筑物之間的相互關(guān)系，合理集中布置某些構(gòu)筑物，如污泥濃縮池與調(diào)節(jié)池或初沉池集中。

4）當(dāng)實(shí)際條件允許時，可把某些處理單元合建，如中和反應(yīng)池與沉淀池，反應(yīng)池與氣浮池或?yàn)V池，調(diào)節(jié)池與濃縮池，格柵與沉砂池等，以此降低土建工程量。一些國家總水位差比較小，如日本，關(guān)鍵在于初沉池、曝氣池、二沉池都采用方形平流式，三池合建，首尾相連，水流通暢，最大限度減小了水頭損失。

5）在平面設(shè)計時，充分考慮構(gòu)筑物的特征與構(gòu)筑物之間的相互關(guān)系，合理集中布置某些構(gòu)筑物，如把污泥濃縮池與調(diào)節(jié)池或初沉池集中，節(jié)省土地資源，減少水力輸送環(huán)節(jié)，降低能耗。

4、定期維護(hù)及檢修

定期對系統(tǒng)進(jìn)行檢修，消除閥門、管線、水泵內(nèi)的結(jié)垢，保證管線不滲漏；定期維護(hù)皮帶、齒輪、軸承和過濾器，防震和隔熱也是水泵節(jié)能的有效措施。

水泵像其他機(jī)械設(shè)備一樣，隨運(yùn)行時間的延長磨損不斷加大，流量和泵揚(yáng)程也會有所下降，及時維護(hù)與檢修盡管增加了額外的檢修費(fèi)用，但檢修后通過消除水泵結(jié)構(gòu)的表面粗糙度可提高水泵的效率，使水泵保持高效工作。

二、二級處理單元節(jié)能途徑與措施

二級處理單元的能耗主要集中在鼓風(fēng)機(jī)、攪拌器和內(nèi)外回流泵上。其中，鼓風(fēng)機(jī)是全廠最大的耗能處理單元，因而對于二級處理單元及全廠的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)該在鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能降耗上。

1、鼓風(fēng)機(jī)的合理選型

鼓風(fēng)機(jī)選型時，首先應(yīng)具有充足的壓力，鼓風(fēng)機(jī)向曝氣池充氧，必須克服管路阻力、曝氣池液位高程及曝氣頭堵塞、水位變化等帶來的額外阻力。

風(fēng)機(jī)流量是風(fēng)機(jī)選型的關(guān)鍵參數(shù)，在小流量范圍內(nèi)，一般羅茨鼓風(fēng)機(jī)的成本最低，性價比較好；在中流量范圍內(nèi)，多級離心風(fēng)機(jī)成本比羅茨鼓風(fēng)機(jī)稍高，但是其能耗低、效率高，性價比較好；在大流量范圍內(nèi)，單級離心風(fēng)機(jī)成本最低，能耗也最低。

在風(fēng)機(jī)選型時應(yīng) 綜合考慮風(fēng)量、壓力、經(jīng)濟(jì)性等參數(shù)，盡量采用高效鼓風(fēng)機(jī)。

2、曝氣量的精確控制

目前絕大部分污水廠的曝氣調(diào)節(jié)方式由人工調(diào)節(jié)曝氣立管的閥門開度，控制精度不高而且勞 動強(qiáng)度較大。精確曝氣流量控制系統(tǒng)是一套集成的智能控制系統(tǒng)，為曝氣系統(tǒng)提供自動化、精確化的曝氣解決方案。

精確曝氣控制系統(tǒng)采用生物處理模型計算當(dāng)前的曝氣需要量，并按照該氣量進(jìn)行精確控制，曝氣控制系統(tǒng)會連續(xù)檢測曝氣量，及時檢測系統(tǒng)中壓力的微小變化，控制系統(tǒng)及時進(jìn)行調(diào)整。

三、污泥處理單元節(jié)能途徑與措施

污泥處理單元的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)該在污泥進(jìn)泥泵及污泥濃縮機(jī)的節(jié)能降耗上。對于進(jìn)泥泵的節(jié)能，可參考進(jìn)水泵的節(jié)能措施。

以現(xiàn)階段污泥處理系統(tǒng)情況看，要想減少污泥脫水系統(tǒng)的能耗，可從以下3方面入手：選擇高效絮凝劑，確定最佳投加量；精心操作，科學(xué)調(diào)整各環(huán)節(jié)之間關(guān)系，使壓濾機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低泥餅含水率，達(dá)到減少電耗、用水量，降低運(yùn)輸費(fèi)用；工作人員嚴(yán)格操作維護(hù)規(guī)程，以降低檢修費(fèi)用。

其實(shí)，要想從根本上達(dá)到節(jié)能目的，在污泥處理過程中，還可通過如下幾個主要方面來進(jìn)行節(jié)能。

1、選擇高效低能耗設(shè)備

從能耗角度來看，帶式壓濾機(jī)能耗相對較少，但帶式壓濾機(jī)比板框壓濾機(jī)易發(fā)生堵塞。帶式濃縮脫水一體機(jī)濃縮和脫水一體化，無需設(shè)污泥濃縮池及攪拌設(shè)備，減少來占地面積，自來水耗量小，能耗較低。

臥螺沉降離心脫水機(jī)占地少，采用封閉式系統(tǒng)，運(yùn)行條件好，設(shè)備磨損率低，運(yùn)行費(fèi)用較低。

2、厭氧沼氣的利用

污水的厭氧處理和污泥的厭氧消化可產(chǎn)生甲烷沼氣，體積約占60%。把產(chǎn)生的沼氣送至鍋爐房燃燒，可用于消化池加溫、污水廠取暖等，同時沼氣還可用于發(fā)電可回收大量電能，一般大中型城市污水二級處理廠的沼氣發(fā)電量可補(bǔ)償全廠用電量的30%，降低了污水廠電能消耗及運(yùn)行費(fèi)用。

四、分布式光伏助力污水處理廠“節(jié)能降耗”

2020年4月，國家5部委曾出臺文件，鼓勵污水處理企業(yè)綜合利用場地空間，采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式建設(shè)光伏發(fā)電項(xiàng)目。2021年11月，浙江省能源局正式印發(fā)全國首個針對整縣推進(jìn)分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)工作的省級實(shí)施工作導(dǎo)則，文件明確對現(xiàn)有污水廠和自來水廠的光伏安裝比例要求達(dá)到90%以上。

2022年6月13日，生態(tài)環(huán)境部等七部門印發(fā)《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》中指出，在污水處理廠推廣建設(shè)太陽能發(fā)電設(shè)施，同時，開展城鎮(zhèn)污水處理和資源化利用碳排放測算，優(yōu)化污水處理設(shè)施能耗和碳排放管理。

在污水處理廠的成本結(jié)構(gòu)中，其消耗的能源主要包括電、燃料及藥劑等，電耗占總能耗的60%～90%。，平均電耗約為0.292 KWh/m3，屬于高耗能企業(yè)。住建部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國共有污水處理廠5000多座（不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠和工業(yè)），污水處理能力達(dá)2.1億立方米/日。據(jù)此測算，污水處理廠單日耗電量高達(dá)6132萬KWh。因此，在“碳中和”目標(biāo)以及“能耗雙控”政策下，污水處理廠的“節(jié)能降耗”就成為重中之重，而分布式光伏發(fā)電則成為最佳解決方案。
光伏發(fā)電成本持續(xù)降低，加之污水處理廠空間龐大的天然優(yōu)勢，污水處理廠的主要處理單元，如初沉池、曝氣池、二沉池?fù)碛休^大的表面空間，廠區(qū)內(nèi)的綠化地帶和辦公建筑屋頂也能安裝光伏電池組件，具備在污水處理廠實(shí)施光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本硬件條件。目前看來，污水處理廠+光伏模式具備廣闊的前景。實(shí)際上國內(nèi)有不少污水處理廠已建成或正在建設(shè)光伏發(fā)電站。

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