在BOT污水處理廠項目建設中，在投資總額、稅收、特許經營期限、運營服務費等商務條件通過BOT既定協議的情況下，運營費用是決定BOT污水處理廠獲得利潤的關鍵影響因素。很明顯，在保證處理能力達到要求的前提下，必須考慮運營費用的最優(yōu)化，才能獲取最大利潤。目前，采用BOT模式建設的城市污水處理廠越來越多，而近幾年以電費為主的能耗費用不斷上漲，在這種情況下，對污水處理廠運行進行優(yōu)化管理，節(jié)能降耗，降低處理成本是投資商獲取既定效益的重要手段，也是建設節(jié)約型社會的客觀要求。本文通過分析改良A2/o工藝能耗情況，提出選擇低能耗、高效率的工藝和設備是BOT污水處理廠節(jié)能降耗的主要途徑。

一、 污水處理廠工藝選擇

城市污水處理是高能耗行業(yè)之一，污水處理的節(jié)能降耗將成為行業(yè)急需解決的問題。采用合理的處理工藝是污水處理廠節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，污水處理廠工藝的選擇，除了考慮污水處理的要求處理工藝的先進性與適用性外，作為BOT污水處理廠，還應考慮工藝流程簡潔流暢，工程建設造價經濟，合理控制。此外，更應考慮運行穩(wěn)定可靠，運行費用低廉，維護管理方便。

城市污水中的氮磷是造成水體富營養(yǎng)化的重要污染物。A2/o工藝因其較好的脫磷除氮效果而廣泛應用于城市污水處理之中。但由于設計運行不合理，相當一部分A2/o工藝存在著高能耗問題，如曝氣量過大，一方面導致高能耗，另一方面導致缺氧區(qū)或厭氧區(qū)工作失常，工世脫氮除磷能力下降。構筑物之間高程設計不合理，導致提升泵功率過大，能源浪費。因此，BOT污水處理廠采用低能耗的改良型A2/o工藝，對解決污水處理廠運行中所面臨的成本高，能耗高等問題具有現實意義。改良型A2/o工藝是目前國內較新的污水處理工藝。其工藝流程見下圖。該工藝流程最大的特點是根據進水水質特點和出水要求能按兩點進行水改良A2/o工藝、兩點進泥改良A2/o工藝、倒置A2/o工藝、常規(guī)A2/o工藝和A/o工藝等多種方式運行，同時對處理構筑物進行合理分組，以適應水質、水量的變化，這將利于工藝控制和節(jié)能。

城市污水處理雨季的能耗支出通常包括電能、燃料及藥劑等方面，其中電耗占總能耗的60%-90%。電能消耗主要用于污水、污泥的提升、生物處理的供氧和混合攪拌、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區(qū)照明等方面。據有關統計資料顯示，我國污水處理廠噸水電耗一般為0.15-0.28kw.h。而某BOT污水廠采用改良A2/o工藝噸水電耗僅為0.14kw.h，節(jié)電效果明顯。經計算，在全廠總電耗中，鼓風機電耗占44%，進水泵、回流泵等各種泵的電耗占35%，節(jié)電的主要潛力在污水提升部分和生化處理階段的曝氣部分、污泥回流部分。改良A2/o工藝節(jié)能降耗關鍵技術是

（1）曝氣系統配氣調節(jié)技術：生化處理單元分兩組設計，每組好氧池分七個廊道，在設計時曝氣管按生物生長及生化反應各階段需氧量的規(guī)律布置，合理分配供氧量。鼓風機通過總管向每個生化處理單元供氣，不同的處理單元在相同時刻的需氣量也會變化。該技術的實質為：合理調節(jié)不同閥門之間的開度組合，既可以滿足不同生化處理單元的曝氣強度需要，同時又使得調節(jié)造成的壓力損失最小，使鼓風機能耗最低。

（2）生化池進水比例控制技術：改良A2/o工藝有多種運行方式，根據不同進水水質，不同季節(jié)情況下，生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化，調節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進水比例，以保證反硝化和除磷效果。例如：把常規(guī)脫氮除磷系統的厭氧、缺氧環(huán)境倒置過來，同時取消內回流，控制厭氧、缺氧區(qū)合理的進水比例，可得到更好的脫氮除磷效果，同時節(jié)省大量的電能。在一定范圍內，厭氧環(huán)境的HRT越長，厭氧程度越充分，聚磷菌的吸磷動力越強。缺氧區(qū)位于厭氧區(qū)之前，硝酸鹽在這里消耗殆盡，厭氧區(qū)ORP較低，有利于形成更強的吸磷動力；微生物厭氧釋磷后直接進入特殊化效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成吸磷動力可以得到更充分的利用；缺氧段位于工藝的首端，允許反硝化優(yōu)先獲得碳源，系統有較好的脫氮能力。運行結果表明：TP去除率明顯上升，NH3-N和COD去除率基本持平，TN去除率略有下降。進水TN一般在35mg/L左右，達到20mg/L標準，去除只需43%左右即可，TN去除率約下降3%，完全可以滿足要求。

二、污水處理廠設備選擇

在污水工藝確定后，設備配置是污水處理廠能否達到預期處理效果的關鍵。BOT污水處理廠在選擇設備時，須同時考慮設備價格、備品備件價格、運行費用、穩(wěn)定性能等。選用省電的設備是一個毋庸置疑的原則，但是應估算節(jié)省的費用是否可以賺回為此而增加的投入。具體講，污水處理廠噸水電耗能否達到較低水平，同設備選型和使用有密切關系。應主要采取以下措施：

（1）曝氣池是污水處理廠耗能最大的構筑物，其節(jié)能的關鍵在于選擇氧轉移率高的曝氣裝置。國外進口硅橡膠管膜式微孔曝氣器長度750mm，出氣量為8m3/(m.h)，氧利用率23%，輸氧動力效率2.5-3.5kg/(kw.h)。該曝氣器與傳統曝氣器相比，具有布氣均勻，氧利用率高、動力效率高等優(yōu)點；與其他材質微孔曝氣器相比，具有通氣量大、充氣能力大、微孔不堵塞、使用壽命長等特點。該曝氣器的使用大大降低了能耗。

（2）單級高速離心鼓風機效率在80%以上，而多級低速鼓風機效率一般在60-70%。因此，采用單級高速離心鼓風機可以大大降低能耗，而且可以根據好氧池中混合液溶解氧濃度的變化，自動調節(jié)進風口導向葉片角度，從而改變出風量的大小，利于節(jié)能。

（3）污水提升泵采用高效潛水泵，效率(80%以上),能耗較低。從水泵的有效功率Ne=rQH可以看出，r、Q一定時，Ne與H成正比，降低水泵的揚程節(jié)能效果顯著。

降低水泵的揚程一般采取以下措施

1合理確定水泵的型號和臺數：選用流量與揚程盡量達到設計要求的高效率潛污泵。潛污泵與普通臥式離心泵相比，安裝形式簡單，沒有吸水管與閥門等輔助設備，直接能耗相同時，間接能耗要低得多；另外，水泵機組采用同一泵型不同流量大小搭配的水泵，利于節(jié)能。

2采用合理的液位控制：水泵的能耗是與揚程成正比的。揚程越高，能耗越大。合理地利用城市管網的高水位，可減少不必要的揚程，是泵站節(jié)能的有效措施之一。由水泵的軸功率N=Ne/n(n為運行效率)可見，水泵處于高效運轉狀態(tài)下可以節(jié)省大量電能。

3采用變頻調速控制：根據進水流量大小，通過液位計控制液位高低，采用變頻調速技術控制水泵轉速，保持恒定水位和揚程，已達到節(jié)電效果。

4曝氣設備供氧量的自動調節(jié)：利用鼓風機自動控制系統，通過溶解氧探測儀自動調節(jié)空氣電動蝶閥，控制鼓風機風量，能有效地將好氧出水DO控制在2.0mg/L左右。自動DO控制是曝氣系統運行控制的最佳方式，它可以最大限度地減小與曝氣不足或過量有關的運行問題，最大限度地減少曝氣能量消耗。一般來說，采用自動控制曝氣的方式節(jié)能可達25%以上。

5高效電機：根據統計，典型污水處理廠運行所消耗的電力約占總電耗的90%左右。影響電機效率主要因素有供電電壓、電機的尺寸、設計以及運行荷載等。一般高效電機的效率比普通電機的效率高出8%左右，雖然高效電機的一次性投資比普通電機高10%—15%，但在電機投入運行后，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(yōu)先選用高效電機。

三、污泥的處理與處置

污泥處理廠的污泥問題是每個BOT投資商必須重點關注的問題。運營費用中，除了電耗，污泥的處置費用占了很大的比重。污泥處理節(jié)能降耗的主要途徑為：

（1）污泥出路：污泥處置的最終途徑主張施用于農田。污泥中的有機物分解產生的腐殖質可以改良土壤結構，避免板結，而其中豐富的N、P、K等營養(yǎng)元素和Ca、Mg、Cu、Fe等微量元素是植物生長必需的，施用于農田能夠增加土壤肥力、促進農作物生長。所以將污泥從污染物轉化為一種可利用的資源是一種科學而且成本低的處置方式，符合經濟循環(huán)發(fā)展的思想。

（2）污泥處置能力：BOT污水處理廠污泥處置能力一定要有充分的余地，以給運行操作提供靈活性，也給水質水量超負荷時進行改造提供可能，更重要的是，足夠的污泥處置能力意味著可以減少PAM的投加，也就節(jié)省了運行費用。

（3）預處理的重要性：良好的格柵系統，可大大減少污泥量，降低污泥處理費用。因此，5-10mm的細格柵不能完全滿足要求，1-3mm的超細格柵，往往是較好的選擇。另外，高效率的除砂系統，不但延長后續(xù)設備的使用壽命，也能減少污泥的產量。

結論

對城市污水處理廠進行能耗分析，發(fā)現污水處理廠巨大的節(jié)能潛力，提高污水處理廠的經濟效益，有利于緩解社會能源日益緊張的局面。投資商應從工藝選擇、設備選用、污泥處理與處置方法選擇等方面進行優(yōu)化控制，節(jié)能降耗。在污水處理廠的設計、建設中，盡可能選擇低能耗、高效率的工藝和設備；在污水處理廠運行中，要大膽運用先進的技術，實現污水和污泥資源化利用，那么污水處理才能逐漸向高效低耗方向發(fā)展，實現其社會效益。

參考文獻

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