突發！四川啟動能源供保一級響應 污水廠有哪些節能降耗措施？

2022年8月21日零時四川省啟動突發事件能源供應保障一級應急響應。

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荷疊加的嚴峻局面，高溫災害與旱災并行，電力供需矛盾極為突出。為全力以赴保安全、保民生、保重點，盡最大努力減少對全省經濟發展和人民群眾生產生活的影響，堅決打贏電力保供攻堅戰，按照《四川省突發事件能源供應保障應急預案（試行）》規定，經批準，決定于8月21日00:00啟動四川省突發事件能源供應保障一級應急響應。

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

污水處理屬于能耗密集型行業，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。污水處理廠節能途徑有以下幾點：

一、預處理單元節能途徑與措施

進水泵是預處理單元最大的耗能設備，是該單元節能的關鍵設備。污水提升泵的節能應綜合考慮整個提升系統, 主要包括污水提升泵的節能；正確科學地選擇水泵, 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;定期對水泵進行維護，減少摩擦也可以降低電耗等。

1、合理選擇進水泵

污水提升泵的節能應綜合考慮整個提升系統，必須將水泵系統和管道系統結合起來，根據系統的特性來選擇合適的水泵。

由于污水量往往隨著季節、天氣、用水時間等不斷變化，因此選擇的水泵必須滿足系統輸送最大流量的需求。但從經濟的角度考慮，采用最大流量選取的水泵實際上全速運轉的時間不超過10%，大部分時間內水泵處于低效運轉。

因此，為了使水泵處于高效工作狀態，應根據管道系統的特性曲線選擇合適的水泵。

2、合理選擇電機

水泵電機不能將所有輸入的能量轉變成機械能，電機輸出的機械能與使用電能的比值稱為電機效率。電機效率一般為70%～96%，電機在低負荷 下工作一般效率較低。

選擇與水泵負荷相匹配動力的電機對于保持電機的高效運轉非常重要。通常選擇大功率的電機來滿足額外負荷的需求，而大功率的電機在低負荷下的工作效率都比較低。由于無功電流的增加，功率因數下降，電機在負荷≥75%的條件下工作其效率比較高，而在50%的負荷下工作其效率較低。

最近幾年高效率的電機有了新的發展，但價格比較昂貴，費用比標準電機高15%～25%。通常，由于其運行費用較低，在電機投入運行后，該部分投資的回收期很短，一般幾個月或者數年就可回收增加的成本。

因此，在污水處理廠新建設計或升級改造工程中，應優先選用高效電機。

3、合理降低水泵揚程

為了達到節能效果，降低水泵揚程可采取如下措施：

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

2）設計構筑物的進、出水口形式和管道之間的連接方式時，要合理選用設備的型式，減少處理流程的水頭損失。各構筑物和管線的布置應緊湊、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程，這將大大降低電能消耗。

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

4）當實際條件允許時，可把某些處理單元合建，如中和反應池與沉淀池，反應池與氣浮池或濾池，調節池與濃縮池，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）在平面設計時，充分考慮構筑物的特征與構筑物之間的相互關系，合理集中布置某些構筑物，如把污泥濃縮池與調節池或初沉池集中，節省土地資源，減少水力輸送環節，降低能耗。

4、定期維護及檢修

定期對系統進行檢修，消除閥門、管線、水泵內的結垢，保證管線不滲漏；定期維護皮帶、齒輪、軸承和過濾器，防震和隔熱也是水泵節能的有效措施。

水泵像其他機械設備一樣，隨運行時間的延長磨損不斷加大，流量和泵揚程也會有所下降，及時維護與檢修盡管增加了額外的檢修費用，但檢修后通過消除水泵結構的表面粗糙度可提高水泵的效率，使水泵保持高效工作。

二、二級處理單元節能途徑與措施

二級處理單元的能耗主要集中在鼓風機、攪拌器和內外回流泵上。其中，鼓風機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能重點應該在鼓風機的節能降耗上。

1、鼓風機的合理選型

鼓風機選型時，首先應具有充足的壓力，鼓風機向曝氣池充氧，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。

風機流量是風機選型的關鍵參數，在小流量范圍內，一般羅茨鼓風機的成本最低，性價比較好；在中流量范圍內，多級離心風機成本比羅茨鼓風機稍高，但是其能耗低、效率高，性價比較好；在大流量范圍內，單級離心風機成本最低，能耗也最低。

在風機選型時應 綜合考慮風量、壓力、經濟性等參數，盡量采用高效鼓風機。

2、曝氣量的精確控制

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

精確曝氣控制系統采用生物處理模型計算當前的曝氣需要量，并按照該氣量進行精確控制，曝氣控制系統會連續檢測曝氣量，及時檢測系統中壓力的微小變化，控制系統及時進行調整。

三、污泥處理單元節能途徑與措施

污泥處理單元的節能重點應該在污泥進泥泵及污泥濃縮機的節能降耗上。對于進泥泵的節能，可參考進水泵的節能措施。

以現階段污泥處理系統情況看，要想減少污泥脫水系統的能耗，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，科學調整各環節之間關系，使壓濾機高效運轉，降低泥餅含水率，達到減少電耗、用水量，降低運輸費用；工作人員嚴格操作維護規程，以降低檢修費用。

其實，要想從根本上達到節能目的，在污泥處理過程中，還可通過如下幾個主要方面來進行節能。

1、選擇高效低能耗設備

從能耗角度來看，帶式壓濾機能耗相對較少，但帶式壓濾機比板框壓濾機易發生堵塞。帶式濃縮脫水一體機濃縮和脫水一體化，無需設污泥濃縮池及攪拌設備，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占地少，采用封閉式系統，運行條件好，設備磨損率低，運行費用較低。

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生甲烷沼氣，體積約占60%。把產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電量可補償全廠用電量的30%，降低了污水廠電能消耗及運行費用。

四、分布式光伏助力污水處理廠“節能降耗”

2020年4月，國家5部委曾出臺文件，鼓勵污水處理企業綜合利用場地空間，采用“自發自用、余量上網”模式建設光伏發電項目。2021年11月，浙江省能源局正式印發全國首個針對整縣推進分布式光伏開發試點工作的省級實施工作導則，文件明確對現有污水廠和自來水廠的光伏安裝比例要求達到90%以上。

2022年6月13日，生態環境部等七部門印發《減污降碳協同增效實施方案》中指出，在污水處理廠推廣建設太陽能發電設施，同時，開展城鎮污水處理和資源化利用碳排放測算，優化污水處理設施能耗和碳排放管理。

在污水處理廠的成本結構中，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。住建部統計數據顯示，目前我國共有污水處理廠5000多座（不含鄉鎮污水處理廠和工業），污水處理能力達2.1億立方米/日。據此測算，污水處理廠單日耗電量高達6132萬KWh。因此，在“碳中和”目標以及“能耗雙控”政策下，污水處理廠的“節能降耗”就成為重中之重，而分布式光伏發電則成為最佳解決方案。

光伏發電成本持續降低，加之污水處理廠空間龐大的天然優勢，污水處理廠的主要處理單元，如初沉池、曝氣池、二沉池擁有較大的表面空間，廠區內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施光伏發電系統的基本硬件條件。目前看來，污水處理廠+光伏模式具備廣闊的前景。實際上國內有不少污水處理廠已建成或正在建設光伏發電站。

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