近年來，城市污水產(chǎn)量大幅度增加，養(yǎng)殖污水處理量也在不斷增加，養(yǎng)殖污水處理屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)，其能耗不可低估。屠宰污水處理設(shè)備最大限度的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集成，減少占地面積；無污染，無噪聲，無異味，減少二次污染；不受屠宰污水量的限制，機(jī)動(dòng)靈活，可單個(gè)使用，也可多個(gè)聯(lián)合使用；針對(duì)性強(qiáng)，可有效去除屠宰污水中的有機(jī)物以及氨氮；整個(gè)屠宰污水處理設(shè)備處理系統(tǒng)配有PLC全自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)和設(shè)備故障報(bào)警系統(tǒng)，運(yùn)行安全可靠，平時(shí)一般不需要專人管理，只需適時(shí)地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，管理費(fèi)用小。針對(duì)目前養(yǎng)殖污水處理能耗高的問題，探討了養(yǎng)殖污水處理廠各處理單元節(jié)能降耗的優(yōu)化運(yùn)行方法。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，許多國(guó)家都出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)境污染等問題。大多數(shù)國(guó)家的水質(zhì)嚴(yán)重下降，水中生物數(shù)量減少，大多數(shù)物種消失，人類健康受到威脅。因此，各國(guó)都意識(shí)到養(yǎng)殖污水處理和養(yǎng)殖污水處理設(shè)施建設(shè)的必要性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年3月底，全國(guó)共有3340個(gè)城市，縣養(yǎng)殖污水處理廠投入運(yùn)行，總設(shè)計(jì)處理能力達(dá)到1.43億m3/d[1]。
但是，隨著城市污水量的不斷增加，養(yǎng)殖污水處理廠的數(shù)量不斷增加，養(yǎng)殖污水處理率也越來越高。然而，養(yǎng)殖污水處理是一個(gè)能源密集型產(chǎn)業(yè)。過度的能源消耗嚴(yán)重阻礙了中國(guó)城市養(yǎng)殖污水處理廠的建設(shè)和管理，加劇了中國(guó)面臨的能源危機(jī)，使許多中小型養(yǎng)殖污水處理廠難以正常運(yùn)行。因此，在能源供應(yīng)不足的情況下，積極尋求能源優(yōu)化策略和降低能耗是養(yǎng)殖污水處理廠未來發(fā)展的必由之路。
1、城市養(yǎng)殖污水處理廠能耗構(gòu)成
城市養(yǎng)殖污水處理廠的能量是促進(jìn)各生物反應(yīng)器和養(yǎng)殖污水處理廠正常運(yùn)行的必要條件。養(yǎng)殖污水處理設(shè)備采用玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼防腐結(jié)構(gòu)，具有耐腐蝕、抗老化等優(yōu)良特性，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年以上；放置于地表以下，設(shè)備上面的地表可作為綠化或其他用地，不需要建房及采暖、保溫。其能耗可分為直接能耗和間接能耗兩類。直接能耗包括污水提升泵的能耗、曝氣系統(tǒng)、機(jī)械攪拌、污泥回流泵、污泥脫水和污泥消化熱能。間接能耗包括絮凝劑、外碳源、氯氣、活性炭以及生產(chǎn)過程中所需的一系列能源。
目前，中國(guó)典型的二級(jí)城市養(yǎng)殖污水處理廠能耗占總能耗的10%和20%，污水生物處理能耗（主要用于曝氣、供氧）占總能耗的50%。污泥處理占總能耗的10%和25%，3個(gè)能耗的總和占直接總能耗的70%以上。
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針對(duì)養(yǎng)殖污水處理廠的能耗構(gòu)成，本文討論的處理單元主要有污水提升泵房、生化處理單元和污泥脫水處理單元。養(yǎng)殖污水處理設(shè)備采用玻璃鋼、碳鋼、不銹鋼防腐結(jié)構(gòu)，具有耐腐蝕、抗老化等優(yōu)良特性，使用壽命長(zhǎng)達(dá)30年以上；放置于地表以下，設(shè)備上面的地表可作為綠化或其他用地，不需要建房及采暖、保溫。
提升泵房機(jī)組節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探討
污水提升裝置節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的主要目的是如何節(jié)約污水提升泵的能耗。污水提升泵的節(jié)能應(yīng)從設(shè)計(jì)過程入手，考慮節(jié)能設(shè)計(jì)，根據(jù)管道系統(tǒng)的特點(diǎn)曲線，正確、科學(xué)地選擇泵，使泵在其高效段工作，合理利用地形。降低污水揚(yáng)程，降低泵軸功率。
其次，支撐泵的電動(dòng)機(jī)的選擇也非常重要。選擇與泵負(fù)載相匹配的電機(jī)可以使電機(jī)高效運(yùn)行。高效電機(jī)比標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)價(jià)格高出15％~25％，但運(yùn)行維護(hù)成本低。手術(shù)后，這部分投資可以快速恢復(fù)[2]。因此，在新養(yǎng)殖污水處理廠的設(shè)計(jì)或升級(jí)中，優(yōu)選高效電動(dòng)機(jī)。
2.2生化處理裝置節(jié)能優(yōu)化技術(shù)
目前，我國(guó)生化處理裝置采用的主要技術(shù)有A2/O脫氮除磷工藝、氧化溝工藝和序批式活性污泥法(SBR)[3]。從處理裝置節(jié)能降耗的角度出發(fā)，主要涉及曝氣系統(tǒng)(主)、回流系統(tǒng)和藥劑加料系統(tǒng)三個(gè)方面。
在A2/O反硝化除磷工藝中，SBR工藝以微孔曝氣為基礎(chǔ)，氧化溝工藝主要采用刷式曝氣、倒傘式曝氣等機(jī)械曝氣。
微孔曝氣系統(tǒng)所需的空氣量由風(fēng)扇提供，羅茨鼓風(fēng)機(jī)和TURPO鼓風(fēng)機(jī)是當(dāng)前養(yǎng)殖污水處理廠中常用的鼓風(fēng)機(jī)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)通常通過變頻器節(jié)能，通常由中小型養(yǎng)殖污水處理廠使用，并且在運(yùn)行期間必須是隔音的。 TURPO風(fēng)扇使用其匹配的MCP控制開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合入口流量控制風(fēng)扇導(dǎo)葉的開啟和開啟數(shù)量，并控制曝氣量以避免風(fēng)量浪費(fèi)。高。
另外，微孔曝氣裝置也是該裝置的重要組成部分。該裝置的選材可以提高氧氣利用率。例如，近年來，我國(guó)養(yǎng)殖污水處理廠廣泛使用的橡膠膜微孔曝氣器擴(kuò)散的微氣泡直徑為1.5-3.0 mm，具有較高的氧利用率和動(dòng)態(tài)效率。由陶瓷、剛玉和粗陶瓷制成的曝氣已逐步停止。氣體裝置。
機(jī)械通氣可分為旋轉(zhuǎn)刷(圓盤)和倒傘式曝氣器[4]。對(duì)于倒傘式曝氣器，由于安裝的設(shè)備較少，一般是通過在其中一兩臺(tái)上安裝變頻器來實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷的節(jié)能運(yùn)行。對(duì)于深溝氧化溝，采用旋轉(zhuǎn)刷(盤)曝氣時(shí)，采用相應(yīng)的螺旋槳作為混合推進(jìn)流動(dòng)的主要設(shè)備，推進(jìn)裝置的能耗普遍較低，水下推進(jìn)設(shè)備不受控制和保持開放。另一方面，旋轉(zhuǎn)電刷(盤)是由時(shí)間序列控制模式控制的。通過控制開敞站的數(shù)量和空間布置位置的調(diào)整，可以適應(yīng)污水進(jìn)水負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)化運(yùn)行。
對(duì)于A_2/O氧化溝和SBR工藝，曝氣速率的控制將決定整個(gè)系統(tǒng)的處理效果和廢水處理廠的能耗水平。少量曝氣直接影響出水水質(zhì)，大量曝氣會(huì)造成大量的能耗，大量的氣體會(huì)破壞污泥絮體，影響出水水質(zhì)。目前，大多數(shù)廢水處理廠只有在出水水質(zhì)超標(biāo)時(shí)才會(huì)改變曝氣速率。只要出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，曝氣速率將保持恒定。
當(dāng)養(yǎng)殖污水處理廠的進(jìn)水量變化時(shí)，出水指數(shù)會(huì)大幅波動(dòng)。而且，當(dāng)水負(fù)荷低時(shí)，浪費(fèi)了大量的氣體，因此按需通氣將逐漸成為主要的發(fā)展方向。
2.3污泥脫水裝置節(jié)能及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)
污泥脫水裝置的節(jié)能優(yōu)化主要與脫水劑的選型和藥劑用量有關(guān)。污泥脫水機(jī)可分為板框式污泥脫水機(jī)、帶式污泥脫水機(jī)、離心污泥脫水機(jī)、堆垛式污泥脫水機(jī)。帶式壓濾機(jī)受污泥負(fù)荷波動(dòng)的影響較小，具有含水率低、能耗低、啟動(dòng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于運(yùn)營(yíng)環(huán)境惡劣，維修工作量大，基本建設(shè)成本增加。因此，它的使用較少。
與其他類型的脫水機(jī)相比，板框壓濾機(jī)的污泥餅固含量最高，可達(dá)35%以上，但占地面積大，運(yùn)行間歇，效率低，運(yùn)行環(huán)境差，存在二次污染。因此，許多大型養(yǎng)殖污水處理廠在污泥處理設(shè)備的選擇上更傾向于離心脫水機(jī)。
目前，一些采用氧化溝工藝的養(yǎng)殖污水處理廠將考慮適當(dāng)延長(zhǎng)污泥齡，減少污泥排放量，增加污泥中的灰分含量，并在一定程度上提高污泥中固體含量。通過合理分配。合理控制了高效沉淀池的下沉?xí)r間，污泥排放時(shí)間和污泥排放量，污泥濃縮池濃度和污泥濃度，提高了離心機(jī)的運(yùn)行效率，降低了脫水裝置的運(yùn)行單元和運(yùn)行時(shí)間，有效降低了能耗。目前，一些新的養(yǎng)殖污水處理廠配備了變頻自動(dòng)給藥系統(tǒng)，可以根據(jù)泥漿量的變化控制劑量，以減少藥物消耗，減少間接能耗。
3結(jié)語
城市養(yǎng)殖污水處理能耗直接關(guān)系到養(yǎng)殖污水處理行業(yè)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，養(yǎng)殖污水處理能耗和效率的研究具有工程實(shí)用性和前景，是一個(gè)綜合性、可挖掘性的研究課題。但目前對(duì)這方面的研究較少，因此對(duì)養(yǎng)殖污水處理廠能耗的研究具有十分重要的意義。
通過對(duì)城市養(yǎng)殖污水處理廠能耗組成、分配比和能耗特點(diǎn)的研究，發(fā)現(xiàn)城市養(yǎng)殖污水處理廠的節(jié)能降耗措施主要從污水提升系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)等三個(gè)方面進(jìn)行。具體涉及水泵、曝氣設(shè)備、推進(jìn)混合設(shè)備、污泥處理設(shè)備等主要耗能設(shè)備的節(jié)能選型和改造，以及運(yùn)行管理措施的優(yōu)化。
針對(duì)我國(guó)城市養(yǎng)殖污水處理的現(xiàn)狀，對(duì)我國(guó)城市養(yǎng)殖污水處理廠的全過程進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的優(yōu)化改造，是今后的重要研究方向。