污水处理厂能耗评估与优化现状.docx

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1、污水处理厂能耗评估与优化现状2能耗基准由于污水处理能耗较高，对污水处理划定能耗基准有助于帮助污水处理厂建立合适的能耗评价体系，进一步降低能源消耗。确定能耗基准的方法比较多，大致可以分为归一化方法、统计学方法、编程技术三类。1归一化方法使用归一化方法划定能耗基准应用特别多，主要是因为该方法比较简单，结果通俗易懂，但其依赖于大量污水处理厂的样本分析。为了在不同的污水处理厂划定能耗基准，需要一定的评价指标，比方以服务人口量为标准、以处理单位水量为指标或以污染物的去除量为指标等。但是单一的评价指标过于简单，并且应用的前提是假设所有的污水处理厂在污水处理类型、规模、地理位置都是一个度量标准。单一的评价指

2、标只适合于污水处理厂不同功能的单个处理环节。L.B.Yang等在20*年对中国599个污水处理厂运行和能耗数据开展统计分析，最后采用7个*平的能耗指标建立了能耗基准线。将建立的这一能耗基准线对3个污水厂的能耗开展评估，结果发现适应性比较好，能到达节省能耗、提高能源效率的目的。通过能耗基准的划定，3个污水厂在曝气方面节省能源效果显著。C.Belloir等对英国2座具有初级处理、二级出水和深度处理的污水处理厂建立了能耗基准。结果发现，找到能耗最高的设施能有效提高能耗基准划定的效率。建立能耗基准需要对污水厂有全面的认识，需要知道污水厂出水水质参数、现场操作情况和污水厂工程布局。利用单一或多个评价指标

3、开展归一化能耗基准的划定有两个方面的缺陷。第一，对于处理规模相差很大的污水处理厂不存在线性关系，不能直接套用；第二，单一评价指标只能反映污水处理厂的部分功能。因此，通常归一化方法只应用于处理规模和污水水质比较类似的污水处理厂。2统计学方法统计学方法以最小二乘法（OLS）为例。OLS通过大量污水处理厂能源消耗样本分析，建立回归函数或模型表示大量污水处理厂样本的能源平均消耗水平。再将单一的污水处理厂能耗水平与回归函数开展比较，如果能耗值高于回归线，说明该污水处理厂能源使用效率低，反之则是能源使用效率高。用OLS建立回归模型所需要的参数包括：污水厂平均进水流量、进水BOD,进水C0D、污水厂负荷率及

4、营养物的去除情况等。OLS法也有缺陷之处：第一，该方法同样需要大量的样本数据分析；第二，回归结果对函数的表现形式比较敏感。3编程技术编程技术以数据包络分析（DEA）为例，DEA是通过建立一个包络面来评估系统或者设备运行效率的编程技术。DEA的优势：是当新的决策单元添加到样本集中，参数模型不需要随着函数形式的改变而采用边界函数形式的假设，同时DEA允许涉及多种输入同时生成多个输出过程的分析。这使得专家对DEA在污水处理厂技术经济效益方面的评价应用产生了广泛的兴趣。但DEA与OLS一样，其依赖确定性的能源效率分数的假设，而忽略了能源消耗是具有很大随机成分的事实，能源消耗会受到季节和天气等因素的影响

5、。DEA对数据是高度适应的，因此基于单一测量对能源效率开展估测是存在一些问题的。3提高能源利用效率的方法运行过程优化是一种投资少、又可以短时间内提高能源利用效率的方法。污水处理厂常见的运行过程优化主要在能源消耗占比较大的环节，如污水提升泵（约IoQ20%）、曝气（约50%70%）和污泥脱水处理（约10%25%）等。1污水提升泵污水提升泵的优化是一种非常常规的优化措施，没有表达太多先进技术。主要包括对泵的操作设置、配备变频器、采用高效率的水泵等。一般对污水提升泵的优化能将这部分的能耗降低5%30%向伟芳对污水提升泵加设变频调控，运行数据说明，用变频调控技术能综合节省能源消耗到达20%40%除此之

6、外，也需要定期对水泵开展保养维护，加强运行管理，同时结合自身污水处理厂实际运行情况来调整运行条件，帮助实现能源效率的最大化。2曝气对于污水处理过程而言，曝气环节是能源消耗最大的环节。影响曝气效率最重要的参数是平均细胞保存时间，有报道说明氧转移速率与平均细胞保存时间成正比，与扩散器的空气流速成反比。(1)溶氧控制A.Thunberg等报道，在瑞典某污水处理厂安装在线溶氧监测仪能节约26%的空气流量。有文献报道，如果采用更先进的溶氧控制设备可以节约总能耗的15%或者更高。国内方面，杨岸明对曝气智能控制方面展开了详细研究并建模分析。将研究成果应用于20m3d城市污水处理厂的鼓风曝气优化上，最终在保持

7、污水处理达标的前提下，月能耗降低7%,月均单位能耗降低9.7%o(2)鼓风设备A.C.Finnin等的研究说明，用涡轮鼓风机替换传统的鼓风设备可以降低35%的能耗。最近又有文献报道说明，与传统弹性膜扩散装置相比，采用超细气泡扩散器可以节约能耗10%20%o除了更换鼓风设备，给现有鼓风设备安装变频调控，可以在工艺发生变化时自动调速，节省电能。刘铁军对SBR工艺污水处理厂的罗茨鼓风机安装变频调控，每月最少节约电量6810kWh,Ia节约电费7.35万元。3污泥脱水处理国内大型污水处理厂的污泥脱水处理费用占总费用的15%,对此采用节能降耗优化可以降低成本。主要改造方面包括构筑物构造改造、药剂种类及添

8、加量优化、污泥脱水装备及工艺调整等。宋繁永等针对污泥脱水能耗高的情况，研究污泥预处理工艺，改善污泥机械脱水性能，其开发的高效污泥机械脱水设备实现了污泥含水率在60%以下。4能耗管理方法1能源管理指南和能源管理系统美国能源局(EPA)20*年发布了水和污水利用过程中的能源管理指南，里面提出了一些降低能源消耗和能源成本的方法。美国还有一些专门的组织机构在污水处理能源管理和提高能源利用率方面一直在努力，如WERF(TheWaterEnvironmentResearchFoundation)在筹划制定一个最正确能源利用方法汇编。而我国在这方面相比照较落后，目前仅有一些小公司帮助污水处理厂提供能源管理和

9、提效服务,国家层面缺乏相应的标准和指南。2能源审计能源审计也是能源管理的一个有效措施。常规能源审计就是在污水处理厂设立专门的能耗记录台账，包括各处理单元或设备的电耗、药耗和水耗。定期对台账记录开展整理和分析，掌握该污水处理厂能源消耗的总体情况，并针对初步审计结果，对污水处理各单元环节做出简单的调整。高级能源审计对污水处理厂相关工作人员的要求比较高，工作涉及设备现场试验、盘点设备节能性能数据、设备和系统的能量分布、讨论潜在的节能措施、同时提供详细的过程审核资料并提出节能建议。3能源监测系统能源监测系统是由硬件和软件组成的一个平台，能将一些有效的能源管理方法引入污水处理厂的实践中，可以对污水处理厂

10、的能源使用开展监测和管理，实现降低能耗的目的。例如目前监测和采集系统(SCADA)在污水处理厂中得到了广泛的应用，该系统能监测多种设备的参数和操作条件，同时能够提供处理工艺过程中能源消耗的实时数据。SCADA系统的有效使用可以在24a内收回投资成本。5结论与展望现有能耗评估指标都有一定的局限性，能耗基准的划定方法也杂乱不一，方法各有优劣，没有普适性。从国内外研究进展看出我国在此方面还有很长一段路要走。将来污水处理厂能源提效应在如下几方面加强研究：(1)形成更全面的能耗评估方法，建立标准化能耗评估程序和管理记录台账；(2)开发更全面、更适用的能耗评估指标，根据污水厂的规模、工艺和进出水水质标准等划定统一的标准能耗基准；(3)加强污水处理厂能源监测自控系统数据收集和大数据分析，在此根底上总结能源消耗规律，研究高效节能降耗的方案。