1 AO及AAO污水處理工藝單元運行能耗分析

　　1.1 AO及AAO污水處理工藝單元組成

　　典型的污水處理工藝單元一般由格柵、提升泵站、沉砂池、初沉池、二沉池、污泥處理處置單元、污泥泵組成。

　　1.2 主要能耗點

　　1.2.1 實例概括

　　為提升研究的實踐價值，本文選擇了某地采用AAO 污水處理工藝的S 污水處理廠作為研究對象，該污水處理廠的總處理量為10×104m3/d，為滿足當(dāng)?shù)匚鬯�處理需要�?a style="text-decoration: none;" href="http://www.northcarolinalenders.com/">污水處理廠采用的 AAO污水處理工藝增設(shè)了轉(zhuǎn)盤過濾系統(tǒng)(深度處理單元)，并在好氧區(qū)中段新建了按照50% 填充率投加的人工填料區(qū)，好氧區(qū)的活性污泥濃度、硝化速率、低溫條件下的硝化效果均得到較好保證。

　　1.2.2 能耗點分析

　　表 1 改造前后的各單元能耗比例(%)

　　表 1 為 S 污水處理廠改造前后的各單元能耗比例，由此可直觀發(fā)現(xiàn) S 污水處理廠AAO 污水處理工藝單元的能耗點，即進水泵房、曝氣系統(tǒng)、污泥處置，因此節(jié)能運行改造必須重點圍繞進水泵房、曝氣系統(tǒng)、污泥處置環(huán)節(jié)展開。

　　2 AO及AAO污水處理工藝單元節(jié)能運行策略

　　2.1 基本策略

　　2.1.1 充分利用新設(shè)備、新技術(shù)

　　(1)變頻節(jié)能的污水提升泵。AO 及AAO 污水處理工藝單元的污水提升泵的耗能較高，這是由于污水提升泵的設(shè)計往往僅考慮最大流量、揚程等最不利因素，水泵揚程偏高、偏離設(shè)計揚程等問題往往因此出現(xiàn)，這不僅會大量浪費電能，電機過熱還會直接影響污水提升泵的使用壽命。因此，本文建議采用變頻節(jié)能的污水提升泵，由此根據(jù)集水池水位、流量變化合理控制泵機轉(zhuǎn)速，即可保證污水提升泵始終處于高效區(qū)。適當(dāng)提高泵前水位也能夠較好降低污水泵送過程能耗，這一目的可通過提高污水處理廠前端管網(wǎng)蓄水水位實現(xiàn)，在前端管網(wǎng)的蓄水能力支持下，污水泵送過程能耗可實現(xiàn) 20% 左右的降低。(2)高效率新型曝氣設(shè)備。曝氣池的能耗在 AO 及AAO 污水處理工藝單元占比較大，因此本文建議引入高效率新型曝氣設(shè)備，如新型曝氣頭、混合曝氣方式等，新型曝氣頭包括淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴、可精確控制曝氣量的微孔曝氣頭，配合基于月份、季節(jié)、實際的污水處理廠曝氣量動態(tài)調(diào)整，即可有效降低曝氣設(shè)備能耗 ;混合曝氣方式指的是微孔曝氣與機械曝氣的結(jié)合，這種結(jié)合需要將曝氣池分為三個部分，依次為入口缺氧區(qū)、表面曝氣完全混合區(qū)、推流式漸減微孔曝氣區(qū)。(3)自動控制技術(shù)�；�于自動控制技術(shù)的曝氣池供氧系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)同樣可較好服務(wù)于AO 及AAO 污水處理工藝單元的節(jié)能運行，在現(xiàn)場 PLC及相關(guān)算法的支持下，自動控制技術(shù)可根據(jù)曝氣池溶解氧濃度自動進行供氣量的調(diào)整，污水處理的“因變而變”目標(biāo)也能夠由此實現(xiàn)，污水處理廠不僅能夠有效降低 AO 及AAO 污水處理工藝單元能耗，其出水水質(zhì)、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益也能夠得到較好保障。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.1.2 探索、應(yīng)用低碳處理工藝

　　低碳處理工藝同樣可較好服務(wù)于AO及AAO 污水處理工藝單元的節(jié)能運行，反硝化除磷工藝、自養(yǎng)脫氮工藝、碳源循環(huán)利用工藝均屬于其中代表，以其中的反硝化除磷工藝為例，該工藝可實現(xiàn)生物脫氮與除磷的合二為一，且多余的 COD 能夠在該工藝支持下轉(zhuǎn)化為 CH4 能源，在 DPB 細菌的支持下，反硝化除磷也能夠由此同步實現(xiàn)，AO 及AAO 污水處理工藝的污泥回流量、硝化液回流量均可實現(xiàn)有效降低，低碳處理工藝的節(jié)能效果可見一斑。

　　2.1.3 優(yōu)化AO及AAO工藝控制系統(tǒng)

　　為實現(xiàn) AO 及AAO 污水處理工藝單元節(jié)能運行，AO 及AAO 工藝控制系統(tǒng)的優(yōu)化同樣不容忽視，這一優(yōu)化需圍繞控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、算法等方面展開。該典型結(jié)構(gòu)下控制系統(tǒng)的優(yōu)化需重點關(guān)注曝氣池的溶解氧設(shè)定值、內(nèi)外回流量、外加碳源投加量、化學(xué)除磷藥劑投加量，而為了將這種關(guān)注轉(zhuǎn)化為合理高效的控制，遺傳算法的應(yīng)用必須得到重視。

　　2.2 實例分析

　　2.2.1 進水泵房

　　S 污水處理廠進水泵房的能耗控制可通過充分利用前端管網(wǎng)蓄水能力實現(xiàn)，由此減少泵的開啟臺數(shù)，進水泵房的能耗自然可實現(xiàn)有效降低，AAO 污水處理工藝的穩(wěn)定性與處理效果也能夠得到較好保障。S 污水處理廠進水泵房由 2 臺115kW(1 用 1備)、5 臺130kW(3 用 2 備)的潛水排污泵組成，采用交替運行發(fā)那個是，無無變頻控制系統(tǒng)，泵吸水揚程為120kPa。污水處理廠前端管網(wǎng)存在主提升泵站 4 座，流量總和為 19×104m3/d，泵站到污水處理廠最短管道的管徑、長度分別為1.5~2m、5km，污水管網(wǎng)坡度為 0.05%，因此可確定污水處理廠到 4 座泵站管道的蓄水能力至少為15×104m3。

　　表 2 為S 污水處理廠 2016 年進水泵房能耗，1、2、9、10、11、12 月S 污水處理廠進水泵房均開啟 3 臺130kW 的潛水排污泵，其余月份則開啟3 臺130kW 的潛水排污泵及1 臺115kW的 潛水排污泵。而通過前端管網(wǎng)蓄水能力利用，可少運行 3、4、5、6、7、8 月的 1 臺115kW 的潛水排污泵，由此即可實現(xiàn) 20%的進水泵噸水耗電量，20% 的節(jié)能效果證明了提高泵前水位策略的實踐應(yīng)用價值。

　　2.2.2 曝氣系統(tǒng)

　　S 污水處理廠曝氣系統(tǒng)存在鼓風(fēng)機開啟完全基于運行管理人員經(jīng)驗問題，進、出水水質(zhì)變化未得到關(guān)注，這種情況屬于我國各地污水處理廠出現(xiàn)的普遍性問題，因此本文建議通過變頻改造降低曝氣系統(tǒng)能耗，這一改造需通過進水水質(zhì)和水量實現(xiàn)季節(jié)性的曝氣系統(tǒng)控制。結(jié)合 S 污水廠的進、出水水質(zhì)核算生物池曝氣系統(tǒng)需氧量，即可得出生物池曝氣系統(tǒng)節(jié)能結(jié)果。

　　2.2.3 污泥處置環(huán)節(jié)

　　對于正常運行的 AAO 污水處理工藝系統(tǒng)來說，進水水質(zhì)、進水水量、溶解氧、污泥濃度則屬于其污水處置環(huán)節(jié)的主要工藝參數(shù)�？紤]到進水水質(zhì)、進水水量無法控制，S 污水廠采用了控制污泥濃度的節(jié)能運行策略，污泥負荷率為污泥濃度的調(diào)控依據(jù)，S 污水廠的污泥負荷率曾長期控制在 0.15kgBOD5/(kgMLSS.d) 以下，但由于 BOD5 的檢測耗時較長，這就使得污泥濃度的指導(dǎo)調(diào)控較為滯后，AAO 污水處理工藝單元的能耗因此受到了較為負面影響。最終，S 污水處理廠選擇了污泥的 COD 負荷率作為曝氣池內(nèi)污泥濃度的控制指標(biāo)，由此控制剩余污泥排放量、回流污泥比，污泥負荷率因此被控制在 0.07~0.1kgCOD/(kgMLSS.d) 區(qū)間，曝氣池氧氣供應(yīng)量在表 4 的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了進一步降低，降低幅度在 10%~20% 區(qū)間，由此降低的鼓風(fēng)機能耗必須得到重視。

　　3 結(jié)論

　　AO及AAO 污水處理工藝單元的節(jié)能運行具備較高現(xiàn)實意義，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的變頻節(jié)能的污水提升泵、高效率新型曝氣設(shè)備、自動控制技術(shù)、反硝化除磷工藝等內(nèi)容，則提供了可行性較高的節(jié)能運行路徑。而為了更好推動我國污水處理事業(yè)發(fā)展，需要對進水預(yù)測模型的建設(shè)、工藝沿程測量探頭的增設(shè)同樣更加重視。(來源：廣東森海環(huán)保裝備工程有限公司)