江南污水处理厂托管运营优化节能措施分析

1、江南污水处理厂托管运营优化节能措施分析 夏季春 1, 2 陈冠益 1(1天津大学环境科学与工程学院 , 天津 300072; 2江苏方洋水务有限公司 , 连云港 222003 摘要 U 公司在接手托管江南污水处理厂的运营以后 , 针对该厂运营情况 , 详细地做了调查和 分析 , 对能耗较大的曝气系统 、 污水提升泵等进行生产性对比研究 。 基于设计参数 , 搭建污水处理流 程 , 细化运行监测指标 , 进行污水处理模拟和优化 , 调整能耗和出水指标变化 , 较好 地履行了 托 管 运 营合同 。关键词 污水处理厂 托管运营 节能降耗1 概况江南污水处理 厂 设 计 能 力 30万 m 3/d

2、, 实 际 生 产进水量 23万 m 3/d ; 采用 A 2/O 工艺 ; 服务人口 65万 , 85%的进水为生活污水 ; 出水水质 执 行 城 镇 污 水处理厂污染物排放标准 (G B 18918 2002 一级 B 标准 , 部分达到一级 A 标准 。 江南污水处理厂工 艺流程如图 1所示 。托管运营前 , 江南污水处理厂采用粗 放 式 运营 管理 , 厂方 既 进 行 运 营 又 负 责 监 管 , 责 任 不 清 。 为 此 , 江南市政府为了加强监管 , 引进先进技术 , 避免 政府 角 色 重 叠 , 选 择 了 U 公 司 托 管 运 营 , 合 同 期 7年 。2 节能降耗

3、分析2. 1 敏感性分析托管运营 追 求 的 是 经 济 效 益 和 社 会 效 益 最 大 化 。 进行利润敏感性分析 ,檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 主要目的是 计 算 有 关 因行降解处理 。 为了确保输入和输出海绵类软载体的 皮带机构上皮带与皮带滚轮的 松紧 程度 , 在轴承座 上设有调节位置的调节螺钉 , 以保证皮带机构的正 常运行 。 尤其是通过调节轴承 座上 螺钉 , 使滚筒 与 皮带之间具有足够的摩擦压力 , 而 使海绵类软载体 被压缩 、 排气得以充分地吸水 。3 注意事项(1 该设备有效地利用液面高度和

4、压缩滚筒及 压缩皮带的相互位置关系 , 使海绵在含微生物水液 面上方被压缩排气 , 在液面以下被释放吸水 , 因此保 持一定的液面高度是必要的 。 在 施工现场 , 要尽 量 保证设备处于水平状态 , 以确保液面处于合适位置 。 (2 该设 备 的 处 理 对 象 是 水 和 海 绵 类 软 载 体 , 运行时也会有水飞溅到自动机 械的 其他 部分 , 因此 自动机械的大部分金属件由不 锈钢 制作 , 皮带采用 的是带防跑偏筋聚氨酯皮带 , 轴承采用的是免维护 耐水工程塑料滑动轴承 。(3 要保 证 料 斗 匀 速 供 给 海 绵 , 避 免 瞬 间 供 料 过多 , 使滚筒变形过大损坏 ,

5、或拉断海绵压缩皮带 。(4 要保证海绵输出皮带的输出能力大于料斗 的海绵供给能力 , 避免过多海绵积累在水箱中 。参考文献1 黄志 昌 . 自 动 化 生 产 设 备 原 理 及 应 用 . 北 京 :电 子 工 业 出 版 社 , 20072 孙秋花 , 彭彦平 , 吕洪燕 . 微生物置入软海绵泡沫型载体中的机 械 化浸入装置 . 中国专利 , Z L 201110336559. 8. 20130424 3 赵冰 , 彭彦平 , 孙秋花 . 基 于 P r o /M E C HA N I C A 的辊 压 筒 优 化 设 计 . 大连工业大学学报 , 2013, 32(3 :2312344

6、张继春 . P r o /E N G I N E E R W I L D F I R E 结 构 分 析 . 北 京 :机 械 工 业 出版社 , 20045 陈龙 , 夏书楠 , 陈岩松 . 基于 P r o /M E C H A N I C A 的滚动轴承应力分 析 . 哈尔滨轴承 , 2008, 29(4 :45 通讯处 :116034大连市 甘 井 子 区 轻 工 苑 1号 大 连 工 业大学机械工程与自动化学院电话 -m a i l :s u n q h d l p u . e d u . c n收稿日期 :20130715修回日期 :2013110 11

7、06 给水排水 V o l . 40 N o . 2 2014 图 1 江南污水处理厂工艺流程素的利润灵敏度指标 , 揭 示 利 润 与 有关因素之间的 相对关系 , 并利用灵敏度指标进行利润预测 。 其中 , 水价和维修及时率等因素为主导因素 , 水 价的组成又以污水处理厂的能 源消 耗为 主 ; 而维修 及时率的提高也保障了设备的 良好 运行 , 降低了能 耗 。 因此 , 能源消耗 是 污 水 处 理 厂 托管运营研究 的 重点 。水价和维修 及 时 率 对 利 润 的 影 响 分 别 见 图 2、 图 3 。图 2 水价对利润的影响图 3 维修及时率对利润的影响由图 2、 图 3可见

8、, 利润临界点所对应的水价和 维修及时率分别是 0. 38元 /m 3和 98. 68%。2. 2 能源优化流程U 公司采用如图 4所 示 的 能 源 优化措施 , 其中 所有现场测试均须完成 , 可以采用一些特殊的工具 , 比如超声波流量计 、 功率表 、 压力计 、 转速计或者 红 外相机 。采用能源优化可有效地降低 成 本 , 而 电 力 成 本 是江南污水处理厂主要的运行费用 。 针对江南污水 图 4 能源优化流程示意处理厂实际运营状况 , 研究能耗较大的如鼓风曝气 系统 、 污水提升泵的运行环节 , 编制控制运行参数的 试验模型 , 逐级调试 , 寻找运营最优平衡点 。2. 3 污水

9、提升泵优化江南污水处理厂进水泵流量 3 250m 3/h , 扬程 17m , 功率 215k W 。 出水污水泵流量 3 250m 3/h , 扬程 10m , 功率 130k W 。 污 水 泵 的 能 量 利 用 效 率 波动幅度大 , 95%的 利 用 率 在 53. 7%79. 9%, 区 间差 26. 2%。通常 , 污水处理厂的污 水 泵 运行能 耗 占 整 个 能 源消耗的 30%左 右 。 江 南 污 水 处 理 厂 的 进 水 泵 及 出水泵运行 能 耗 约 占 整 个 电 力 消 耗 的 28%。 由 于 设计 、 操作或者维护等原因 , 水泵并没有在最佳效率 状态下运行

10、 。 因此 , 校核污水提升泵 , 使其在高效率 下工作 ; 根据地形情况进行调整 , 充分利用流入管和 集水井的水位达到最高时再开启水泵 , 减小污水提 升高度 , 降低水泵的轴功率 ; 对水泵进行良好地维护 与保养 , 减少摩擦 , 降低电耗 。2. 4 曝气系统优化通过在线 分 析 仪 , 对 曝 气 系 统 进 行 控 制 管 理 。 目的是改善曝气效率 , 达到在保证质量的前提下最 终降低电能消耗 。 在出 口处安装在线分析仪 , 调 整 现有的管理控制方 案 。 通过调整 , 使实际供气 量 接 近所需供气量 。控制曝气量由人工调节曝气管阀门开启度改为 智能自动控制 , 可连续检测

11、曝气量 , 及时感知压力的 细微变化 , 适时自动调整 , 使曝气自动化 、 精确化 。 提高曝气池内氧的利用率 , 减小气泡体积 , 增大 比表面积 ; 增加气泡在水中的停留时间 。给水排水 V o l . 40 N o . 2 2014107溶 解 氧 (D O 区 间 调 整 :保 守 生 产 及 自 动 化 系 统 状 况 不 好 , 是 导 致 生 物 反 应 池 过 量 曝 气 的 原 因 之 一 , 不 仅 使 污 泥 沉 降 性 能 差 , 而 且 严 重 耗 能 。江南污水 处 理 厂 通 过 实 验 室 微 型 工 艺 适 时 模 拟 , 根据降解污水中有机物和硝化需氧量的

12、最低值 , 供氧曝气 , 使 D O 浓 度 相 对 稳 定 。 针 对 每 日 时 间 段 进水负荷不同的情况 (一般每日 12:0021:00需氧 量大 , 其他时间需氧量小 , 调节鼓风机产气量 , 保持 D O 浓度稳定 。根据好氧池溶解氧浓度的反 馈 , 控制 机 组 开 停 及调节风量 。 好氧池溶解氧由调节鼓风机送风量从 1. 8m g /L 调至 1. 95m g /L 更佳 。 出风量通过调节 进口导流叶片角度进行自动调节 , 调节范围 45% 100%, 实 际 优 化 运 行 , 调 整 在 80%90%, 接 近 85%效果为优 。3 调查及评估3. 1 满意度调查托管

13、运营前 , 对江南污水处理厂的污 水 处 理 情 况 , U 公司曾委托第三方机 构做过一次匿名 满意度 调查 。 受托运营后 , 又做了二次满意度调查 , 结果如 表 1所示 。表 1 客 户 满 意 度 调 查项目 水量收集率 /%水质达标排放率 /%对周边环境影响污泥处置政府认可公众 认可 员工 认同托管运营前 一年调查 99. 297. 3经常发生不太好 ,单一焚烧一般 一般 较好托管运营后 第一年调查 99. 899. 5小较好 , 焚烧较好 较好 较好托管运营后 第二年调查 100 100小良好 , 焚烧和堆肥利用收益良好 良好 良好3. 2 评估江南污水处理厂通过托管运 营 以后

14、 , 其 社 会 综 合效益显著 。 从经济 、 减排 、 能耗 、 环境 、 政府行政效 率提高等方面 , 意义非凡 。托管运营 1年后 , 江南市政 府 组织有 关 专 家 就 该项目实施情况 , 进行了初步评估 , 托管运营后较之 托管运营前 :(1 技术水平提高 27%。(2 社会经济效益总量增加了 28%。(3 减排量增加了 32%。(4 环境优美率提升了 9%。(5 政府监管和行政效率提高了 13%。通过方案优化和一 系 列 改进措施 , 托 管 运 营 后 较之托管运营前各项指标有很大的改善 , 成本呈明 显下降趋势 , 具体见表 2。表 2 托管运营前后各处理指标对比 (一期为

15、例 项目托管运营前 1年托管运营后第 1年托管运 营后第 2年 处理水量 /万 m 3 7 898 7 939 8 036处理成本 /元 /m 3 0. 39 0. 35 0. 29出水合格率 /%97. 1 98. 9 99. 8设备完好率 /%95. 8 99. 2 99. 6维修及时率 /%96. 3 99. 5 100政府 、 公众满意度 /%93. 5 98. 6 99. 7 4 结语U 公司自托管运营江南污水处理厂以来 , 进行 了技术经 济 方 面 的 分 析 比 较 , 讨 论 了 其 实 际 变 化 。 利用节能降耗优化措施 , 采用满意度调查法 、 指标对 比分析法和敏感性分析法 , 对成本和社会效益进了 比较 。 最后 , 对托管运营后的成果进行了初步评估 , 评估结果表明江南污水处理厂托管运营项目取得了 非常好的成绩 , 政府 、 企业 、 公众等各方获得了多赢 的局面 。参考文献1 徐晓光 , 李春光 . 污水 处 理 厂 运 行 的 节 能 降 耗 技