中小規(guī)模污水處理工程中泵的節(jié)能潛力分析
發(fā)布時(shí)間:2019-05-09 發(fā)布作者:
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:
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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。