污水处理的节能实践

第19卷第4期江苏环境科技Vol 19 No, 42005年8月Jiangsu Environmental Science and TechnologyAug.2006污水处理的节能实践朱学红1,赵若尘(1派河市污水净化中心,河南漯河462000;2.南京市排水管理处江心洲污水处理厂,江苏南京210019擠要:采用变频技术对污水处理设备进行节能改造,使其根据污水水量、水质的变化而自动调速。将污泥机械脱水滤液与剩余污泥混合,以此來改善污泥的浓缩脱水性能。工程运行实例表明:设备的变频调和滤液的再利用能够降低污永处理的能量消耗,提高工艺运行永平。关锽词:变频调遠;滤液再利用;节能中分类号:X5文獻标识码:B文章编号: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,运行高水位标高510m,最低允许水位标高485m。通常情况下2台工作,最大流量时3台工污水净化的过程是一个能源消耗过程,主要包作,1台备用。当进水量变化较大时,势必造成水泵括两个方面,即:污水所含的内能消耗和外加能量消的频繁开停及进入后续工段的水量突变,这必然降耗凹。其中外加能量是推动生物反应与污水处理正常低水泵的使用寿命,影响曝气池活性污泥新陈代谢运行的必要条件,包括间接能耗与直接能耗。直接能的良性循环,达不到应有的工艺运行效能。为改善这耗是指污水处理运行工艺中外界供给的电能煤等,种不稳定的运行状况,该厂将集水池的正常运行水如用于污水提升、二级处理、污泥脱水等所消耗的能位提高到了52m试图保持恒水位运行,以此来改量;间接能耗为生产用于污水处理的消耗性材料的善进水的连续、稳定性。可这会导致水泵的工作点偏能量,如絮凝剂、氯等耗材生产所需的能量。能耗离高效区,工作效率下降,电耗升高。但这个缺陷可用占污水处理成本的60%以上团。本文结合某城市污以通过改变水泵的性能曲线来完善,使其效率随着水处理厂运行实例,就污水处理节能降耗的技术措进水水位的高低而变化始终使水泵趋于高效区。施进行了探讨。调整转速是改变水泵性能曲线的技术措施之1污水提升泵的变频节能。在诸多调速系统中,因变频调速无能量损失效率高等特点,被认为是交流电机调速的主流技术。其污水提升泵选型设计时,通常是在考虑满足最中,380V变频器制造技术已经相当成熟,质量稳定大扬程、最大流量等最不利因素的情况下选抨水泵价格比较低,电动机可以傍路运行,可以应用于水泵参数,这就造成了不少水泵扬程偏高,运行时偏离设的节能改造。计扬程,常常运行在低扬程大流量、低效区,不仅对于水泵来说流量Q与转速n成正比,扬程H浪费电能,而且也易导致电机过热。与转速n的二次方成正比,而轴功率P与转速n的以某污水处理厂为例,其污水提升泵站共有4三次方成正比,表一能够说明上述几个量的关系变台40001692-725-55型潜水泵,集水池底标高化。即:电机平均转速下降10%,电机理论节能率为收稿日期:2006-03-27271%;电机平均转速下降20%电机理论节能率为作奢简介:朱学红(1969-),男,河南漂河人,工裡师,大学本科,学士学48.8%,依此类推。位,主要从事污水治理方面的研究工作YHCNM HG30江苏环境軒技2006年8月表1电机转速及性能参数的变化DO;二是因为污泥回流量只能呈阶梯性(50%或转速下降率频率温度变化扬程变化轴功率变化节电率100%)变化,不利于污泥性能的控制。%另外,曝气设备的充氧能力也是影响DO的关104572927.1键因素,其单位时间的充氧量与其转速有关,表2是12551.248.814334.365.7DS325倒伞型曝气机的性能参数16721.6784表2Ds325倒伞型曝气机转速与充氧量关系利用变频电机的这种节能技术,根据其集水池频率叶轮转数叶轮线速度充氧量水位的变化规律,上述污水处理厂采用“LP牌智能/Hz/(r-)/(ms-) /(kg.h-)化节电设备对其污水提升泵进行了变频节能改造。106102采用多点水位控制,水位探测仪用过滤网隔离,防止1841固体物影响,并采取多层次水位探测,使水泵电机的244.0890转速根据水位高低进行变频调节。即:设定集水井的50305.10120水位为H时,变频器的输出转速为600rmin。当为更好地稳定工艺运行,降低污水处理位能耗,集水井水位高于或低于H时,产生一个偏差值△H,该污水处理厂采用“P牌智能化节电设备,对其氧△H增大(为正),变频器输出的转速升髙,泵的流量化沟上安装在好氧区的8台曝气机及污泥回流泵站越大,水位随之下降;反之,ΔH减小(为负)时,变频的回流泵、剩余污泥提升泵进行了变频改造。节电设器的转速变小,水泵电机的转速降低,流量减少,水备内的计算机,将好氧区在线溶解氧测定仪30min位随之升高。经过几个月的试运行,不仅实现了进水内测定的DO平均值与程序设定的DO值作比较,量的持续稳定,而且还取得了一定的节能效果原来当实测值p(DO)<1.3mg·L时,曝气机加速运行至两台污水提升泵月耗电量为79200kWh,变频改p(DO)为1.8mgL;当实测值p(DO)>2.3mgL造后,两台水泵月耗电量降到了5700kWh,节电时,曝气机减速运行至p(DO为1:8mg。而回流泵率超过了22%和剩余污泥提升泵则根据氧化沟内在线污泥浊度仪实测的前一天日均MLSS与计算机设定的MLSS作比2曝气池的工艺优化节能较。当p(MLSS)<4000mg·L时,回流泵加速(或城市污水处理厂普遍采用活性污泥法处理污自动增加运行台数),增加污泥回流量至p(MISS)水,这种生产工艺是需氧的代谢过程。氧气的需要量为4500mg·L;当p(MLSS)>500mgL1时,是微生物代谢的函数供氧多少一般用混合液溶解回流泵减速(或自动减少运行台数),降低污泥回氧(DO的质量浓度来控制。对所需要的p(DO)有流量至p(MISS)为4500mg·L;而剩余污泥提各种建议,从0.5mgL到3mgL不等。另外,升泵增速或减速则与此相反,以此来保证微生物的由于活性污泥絮凝体的大小不同,所需要最小量的平衡生态环境使整个处理系统处于良好的低位能D0也不一样,絮凝体越小,与污水的接触面积越大,运行状态。改造后的运行数据显示,污水处理的位也越易于微生物对氧的摄取,所需要的DO就小;反能耗降到了0.21kWh以下。之絮凝体越大,则所需的DO就大图。而氧气的供应3絮凝剂的再利用主要靠风机或曝气机等污水处理设备提供,DO的高低是影响污水处理能耗的关键因素之一。所以,絮凝剂是污泥机械脱水时不可缺少的间接能氧气的供应量直接影响设备的动力消耗。耗。絮凝剂对污泥的调质作用主要是吸附架桥和压仍以上述污水处理厂为例,其日处理能力为8缩双电层,促使污泥结块、抱团,其存在形式有两种万m3,采用改良型 Carrousel氧化沟工艺。利用方式:是存在于脱水后的泥饼中,一部分仍存在于DS325倒伞型曝气机(共计16台,电机功率为55污泥的脱水滤液之中。泥饼中的絮凝剂随着污泥的kW)充氧,其ρ(DO)在缺氧区为0.5mg·L亠,在好后期处置逐渐降解,而存在于脱水滤液中的絮凝剂氧区为2.5mg·L-。运行初期,完全按设计参数操一般都回流到污水处理厂的预处理系统,其絮凝效作,虽然出水质量较好[p(COD)<40mg·L,但果在此工段没有明显的作用。而在剩余污泥的浓缩污水处理位能耗髙达0297kWh,运行成本较高。沉淀试验中,将适量的污泥机械脱水滤液加入到剩通过分析,造成位能耗高的主要原因一是整个工艺余污泥后,污泥的沉淀速度会有显著提高,其沉降曲系统没有根据进水水质状况、水量大小及时调整线如图1所示。(下转第34页)THCNM HG34江苏环境劑技2006年8月于自然界中,为研究其可获得性提供了良好的基础。[参考文献同时分析总结也可以看到, Anammox细菌是专性厌氧菌,所以大部分研究培养的种泥都是与其生存环[]怡,黄勇厌氧氨氧化细菌的筛选试验研究苏州境相似的厌氧污泥,从培养的效果来看也是用厌氧科技学院学报(工程技术版),2004,17(4):6污泥比好氧污泥更易于富集 Anammox细菌;另外,[2] Strous M, Heijnen JJ, Kuenen JG, et al.The sequencingbatch reactor as a powerful tool to study very slowly growing好氧和厌氧污泥混合接种的方法去除率相对较高,microorganism []. Appl Microbiol Biotechnol, 1998, 50(8)可能是由于好氧絮状污泥与厌氧颗粒污泥相互影589-596.响,使得容易形成 Anammox颗粒污泥,降低污泥对3]胡宝兰郑平,冯孝善.新型生物脱氮技术的工艺研究门氧气等抑制因素的敏感程度,抗冲击负荷能力也就应用与环境生物学报,199,(5):68-73更强。[4]林丰妹,郑平.气提式内循环硝化反应器运行性能的研采用不同的反应器,也能成功地启动 Anammox究门J.生物工程学报,2002,18(4):492-49过程。反应器的选择是多样的,但是首先要求对污泥5张少辉,郑平,华玉妹.反硝化生物膜启动厌氧氮氧化反截留性能较佳;同时也要综合考虑到经济、能耗、操应器的研究门J.环境科学学报,2004,24(2):220-224.6]阮文权,邹华,陈坚.厌氧氨氧化混培菌的获得及其运作等因素。从研究的情况来看,各种反应器都有各自行条件.重庆环境科学,2002,24(6):30-33的优缺点,值得进一步地综合评价和试验验证。「]沈平,左剑锷,杨洋.接种不同污泥的厌氧氨氧化反应尽管对于 Anammox工艺和 Anammox细菌的生器的启动与运行!J中国沼气,2004,223):3-7理特性等基础方面有了广泛的研究,但目前[8]胡勇有,雒怀庆,陈柱.厌氧氨氧化菌的培养与驯化Anammox细菌的培养技术还不能应用于实际废水研究[华南理工大学学报(自然科学版,200,30处理工程和厌氧氨氧化纯种细菌的培养和富集。因(11):160-164.此,今后的研究还将更注意在 Anammox细菌富集培[9]杜兵,司亚安,孙艳玲,等.推流固定化生物反应器培养养的更好控制上,并将会更具有实践意义。同时,对ANAMMOX菌门.中国给水排水,2003,19(7):62-65.10左剑锷,杨洋,蒙爱红,厌氧氨氧化工艺在USAB反应于启动、富集培养 Anammox细菌的泥源和反应器的器中的启动运行研究[.上海环境科学,2003,2(10):优化选择也有待于进一步地研究深入。665-669(责任编辑胡燕荣)(上接第30页)处理的剩余污泥,现在开启一个即可满足生产需纯污泥沉淀曲线要,节电率50%。生产数据统计表明,药剂消耗量降低了10%以上。60%滤液的污泥沉淀曲线4结论与经验根据某污水处理厂进水水质、水量的变化,采用560759010512013550165180195210225变频技术自动控制水泵、风机(曝气机)的转速能够时间/min降低污水处理的直接能耗;而将污泥的机械脱水滤图1p(MLSS)为9500mgL污泥浓缩沉淀曲线液与剩余污泥混合沉淀,能够改善污泥的脱水性能,通过污泥浓缩沉淀曲线的对比,加入20%滤液增大污泥的浓缩速度,提高浓缩池的容积效率,降低的剩余污泥沉淀曲线,在污泥沉淀初期,线性斜率是污水处理的间接能耗。工程运行实例表明,采用这些纯剩余污泥沉淀曲线线性斜率的几十倍,这说明污技术措施不仅可以减少污水处理成本,而且还可以泥的机械脱水滤液改善了剩余污泥脱水性能,提高提高工艺运行水平,延长设备使用寿命,可推广于同了污泥脱水效率,具有一定的调理作用。多次的重复行借鉴试验发现,纯剩余污泥经过12~30h达到的浓缩效果,调质处理的污泥超过4h即可达到。由此看来,「参考文献经适当调质处理的剩余污泥其浓缩速度大大高于未[]卓明,冯裕钊,陈勇,等.污水处理中的经济性分析[J经处理的污泥。给水排水,2005,31(12):34-36上述污水处理厂进行了生产性试验,将滤液与2]程晓燕,崔强明污水处理厂建设运行风险及归避门江苏剩余污泥混合,一并送入浓缩池进行污泥浓缩处环境与科技,2005,18(3):49-50理。运行结果表明:污泥的浓缩速度加快,浓度增[3]哈尔滨建筑工学院.排水工程[M]北京:中国建筑工业大,浓缩池的容积效率提高。原来需要两个浓缩池出版社,1990(贲任编辑胡燕荣)THCNM HG