摘要:通過調(diào)研小流量潛污泵組合后的節(jié)能潛力，分析中小規(guī)模污水處理工程的工藝特點(diǎn)，提出AAO工藝的優(yōu)化方案及開發(fā)小流量低揚(yáng)程污水泵的建議，實(shí)現(xiàn)中小規(guī)模污水處理工程節(jié)能目的。

    當(dāng)今社會高速發(fā)展，人民的生活水平不斷提高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)生活污水、養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院生活污水、中小企業(yè)工業(yè)廢水等中小規(guī)模的、分散的污水排放量也隨之增加，這不僅加重了水體污染程度，還使水體的營養(yǎng)化加快，進(jìn)而影響到當(dāng)?shù)厮吹厮|(zhì)。此類污水的污染規(guī)模不大，但成分復(fù)雜，波動(dòng)性大，懸浮物濃度較高，并且受到地方社會經(jīng)濟(jì)條件的制約。由于AAO工藝具有同步脫氮除磷、水力停留時(shí)間短、對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、基建和運(yùn)行費(fèi)用較低、運(yùn)行簡單等特點(diǎn)，此類污水多采用AAO工藝處理。

    目前，國內(nèi)外對污水處理能耗以及運(yùn)行優(yōu)化研究相對有限，滯后于水質(zhì)特性相關(guān)的機(jī)理和應(yīng)用研究。AAO污水處理系統(tǒng)的能耗較主要是電耗，大部分集中于鼓風(fēng)機(jī)和泵�；谏鲜銮闆r，現(xiàn)提出一種創(chuàng)新的優(yōu)化改良方案來針對性的降低運(yùn)行過程中泵的電耗，在保障污水處理量和尾水達(dá)標(biāo)排放的前提下，降低能耗，同時(shí)還可以起到簡化運(yùn)行管理的效果，對我國中小規(guī)模污水處理工程的發(fā)展具有重要意義。

1AAO污水處理系統(tǒng)耗能設(shè)備分析

    污水處理過程的耗能設(shè)備有：粗細(xì)格柵、污水提升泵、鼓風(fēng)設(shè)備、回流泵、污泥泵、脫水和照明設(shè)備等。其中，主要的耗能設(shè)備是污水提升泵、回流泵、鼓風(fēng)機(jī)。污水提升泵是污水處理過程預(yù)處理單元的主要耗能設(shè)備，它與回流泵（包括混合液內(nèi)回流泵和污泥外回流泵）一樣，其能耗與提升的流量和高度關(guān)系密切。姚遠(yuǎn)[1]等人曾統(tǒng)計(jì)，污水提升泵站的電耗占整個(gè)污水處理過程的15%以上，是污水污水處理過程的能耗大戶之一。（相關(guān)推薦：干簧管液位計(jì)）

    根據(jù)上述情況，我們認(rèn)為AAO污水處理系統(tǒng)中提升泵和回流泵所占能耗部分有一定的降低空間，這對降低污水處理過程的能耗具有重要意義。

2小流量污水泵能耗調(diào)查分析

    為了分析AAO污水處理系統(tǒng)的節(jié)能潛力，筆者搜集了全國主要潛污泵生產(chǎn)廠家的潛污泵電子樣本后，進(jìn)行了選泵分析。

2.1選泵數(shù)據(jù)來源及有效樣本數(shù)量

    來自廣泛收集的各省市主要的潛污泵生產(chǎn)廠家所提供的選泵電子樣本。經(jīng)過整理，篩選，選出有效選泵樣本數(shù)目153個(gè)。

2.2主要選泵數(shù)據(jù)區(qū)間

    考慮到中小規(guī)模污水處理工程的實(shí)際情況，將流量定為Q=0-2000m/d3，揚(yáng)程定為5-15m。

2.3潛污泵的電耗計(jì)算公式

    式中，W：電機(jī)實(shí)際電耗，kw·h；ρ：污水的密度，本次取1000kg/m3；g：重力加速度，本次取9.81m/s2；Q：潛污泵的實(shí)際流量，m3/s。選泵時(shí)查得；H：污水泵的實(shí)際工作揚(yáng)程,m，選泵時(shí)查得；η1：潛污泵的效率。選泵時(shí)查得；η2：電機(jī)的效率，選泵時(shí)查得；t：潛污泵運(yùn)行的時(shí)間，本次分析按1h算。

2.4對比分析方法

    在符合選泵數(shù)據(jù)區(qū)間的潛污泵電子樣本進(jìn)行選泵，將主要數(shù)據(jù)如流量，揚(yáng)程，效率，電機(jī)功率等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)下來。然后采用式（1）進(jìn)行計(jì)算單位小時(shí)的電耗值，由此進(jìn)行對比，并計(jì)算節(jié)能比（即節(jié)省電耗比率，節(jié)省的電耗與未改良的AAO污水處理系統(tǒng)電耗的比值），不同型號泵樣本總數(shù)115個(gè)，

2.5對比分析結(jié)果

    （1）對所選樣本經(jīng)對比統(tǒng)計(jì)分析知，1臺大泵與與其在流量上等效2臺小泵相比，有不同程度的節(jié)能效果（圖1、圖2）。

    （2）對所選樣本經(jīng)統(tǒng)計(jì)對比分析節(jié)能比（節(jié)約電耗/原電耗）的分布情況，節(jié)能比在10%以上的占總樣本數(shù)的76%，節(jié)能比在30%以上的占總樣本數(shù)的53%，節(jié)能比在50%以上的占總樣本數(shù)的28%，節(jié)能效果較明顯（圖3）。

    （3）流量揚(yáng)程分析。通過對樣本的定額流量、揚(yáng)程統(tǒng)計(jì)分析知，小流量泵揚(yáng)程絕大多數(shù)都超過5m，針對村鎮(zhèn)小規(guī)模污水處理要求的污水提升泵揚(yáng)程4-5m相比，大多數(shù)泵會浪費(fèi)5-10m能量。建議污水泵生產(chǎn)廠家加強(qiáng)小流量、低揚(yáng)程泵的研發(fā)和生產(chǎn)，切實(shí)挖掘小規(guī)模污水廠節(jié)能潛力。

3 AAO工藝優(yōu)化方案

    結(jié)合上述泵調(diào)查分析結(jié)果，提出一種優(yōu)化改良后的AAO污水處理系統(tǒng)如圖5所示。

    AAO工藝具體優(yōu)化改良的做法是：以村鎮(zhèn)或者醫(yī)院、屠宰場等為單位鋪設(shè)污水收集管網(wǎng)，格柵設(shè)有污水進(jìn)水口，截留后的污水自流至污水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池降解和沉降后污水重力自流入?yún)捬醭厍岸�，厭氧池末端設(shè)置提升泵，污水和回流污泥、自含氧混合液分配槽自流回流的經(jīng)好氧處理后的含氧混合液（硝化液）三者一起，通過提升泵提升至缺氧池，之后自流進(jìn)入好氧池，好氧池末端設(shè)置含氧混合液分配槽，含氧混合液通過三角堰溢流到含氧混合液分配槽，該分配槽被隔板分成兩部分，一部分由含氧混合液分配槽的一端重力流入?yún)捬醭啬┒颂嵘玫奈谔帲硪徊糠钟珊趸旌弦悍峙洳鄣牧硪欢酥亓α魅氤恋沓�，處理后的水自流進(jìn)入沉淀池，回流污泥由污泥回流泵送至厭氧池始端，剩余污泥定期重力自流排至貯泥池，清水由沉淀池出口自流排放。以此達(dá)到使回流液通過重力的方式回流至厭氧池末端，取消混合液回流泵，整個(gè)流程中只需要1臺提升泵（設(shè)置在厭氧池3末端），在一定程度上可降低整個(gè)處理過程中泵所占的電耗值，同時(shí)可簡化設(shè)備運(yùn)行管理。

4結(jié)論

    （1）本改良AAO污水處理系統(tǒng)通過調(diào)整提升泵在流程中的位置和厭氧池的高度，取消了含氧混合液回流泵，在中小規(guī)模污水處理工程中，在不影響出水水質(zhì)的情況下，可以起到節(jié)能的效果，同時(shí)減少了一臺泵的設(shè)置，可以簡化設(shè)備的運(yùn)行管理。

    （2）在本次選泵過程中發(fā)現(xiàn)，市面上主流潛水排污泵生產(chǎn)廠家多生產(chǎn)高揚(yáng)程、大流量的潛污泵，而中小規(guī)模污水處理工程所需要的多為具有流量小，提升高度（揚(yáng)程�。┑臐撐郾�，此種潛污泵運(yùn)用于中小規(guī)模污水處理工程將會造成能量大量浪費(fèi)。建議廠家考慮增加生產(chǎn)低揚(yáng)程、小流量的潛污泵，從而降低中小規(guī)模污水處理過程中的能耗即運(yùn)行成本，這將會促進(jìn)中小規(guī)模污水處理工程的發(fā)展。

    （3）本改良的AAO污水處理系統(tǒng)不僅適用于新建的中小型污水處理設(shè)施，同時(shí)可以用于舊的污水處理設(shè)施的改造，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性�？梢灶A(yù)見，如果在某個(gè)地區(qū)大規(guī)模推廣使用將會帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，社會效益與社會影響，同時(shí)也為同類型污水處理工程優(yōu)化改造提供示范。

    綜之，本改良AAO污水處理系統(tǒng)兼具節(jié)能與簡化運(yùn)行管理兩大突出特點(diǎn)，在中小規(guī)模污水處理工程中有很光明的應(yīng)用前景。如果得到廣泛使用，不僅促進(jìn)我國中小規(guī)模污水處理事業(yè)的發(fā)展，并且對建設(shè)節(jié)能型社會具有重大意義。

 

 

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