摘要：秦皇岛某污水处理厂采用A2/O工艺进行污水处理, 设计出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的二级标准限值要求。由于对污水排放要求的提高, 该厂出水不能外排, 需进入中水厂进行深度处理。基于污水处理厂现状, 在分析工艺能耗构成的基础上, 通过合理确定污水处理程度, 调节风机风量分配, 对污水提升泵进行变频改造与优化运行, 达到了降低污水处理厂能耗的目的。
目前，我国城市污水处理厂平均电耗为0.290 kW˙h /m3〔1〕，高于欧美污水处理厂能耗，随着我国对城市污水处理厂污水排放标准的提高，污水处理过程电耗将增加0.05～0. 25 kW˙h /m3〔1〕。因此，废水的达标排放和处理过程的节能降耗成为当前污水处理厂管理和技术改进的工作重点〔2〕。
秦皇岛某污水处理厂采用A2/O工艺处理入厂污水，近年来平均能耗约为0.3 kW˙h /m3,高于国内平均水平。对此，该厂对生产过程中的能耗环节进行了分析，在此基础上，采取了控制污水处理程度，以及对污水提升泵进行变频改造与优化运行等节能措施，降低了污水处理过程的能耗。
1 污水处理工艺及现状
秦皇岛某污水处理厂设计处理能力为4万m3/d,采用A2/O的处理工艺，设计出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的二级标准限值要求。其工艺流程如图 1所示。
图 1 秦皇岛某污水处理厂污水处理工艺流程
2 污水处理厂能耗及分析
随着我国对城市污水处理厂污水排放要求的提高，该污水处理厂出水不能直接外排，其出水需进入另一家中水厂进行深度处理。中水厂采用“生物陶粒滤池+纤维球过滤+氯消毒”的深度处理工艺，处理能力为4 万m3/d,处理出水作为工业用水进行回用，目前主要用于港口抑尘、煤炭码头喷洒降尘等作业。中水厂设计进水水质：SS 20 mg/L ,CODCr 100 mg/L ,BOD5 20 mg/L ,NH3-N 45 mg/L,pH为6~9。
2.1 污水处理厂能耗环节
该污水处理厂污水处理工艺包括物理处理、生化处理以及污泥处理3个单元过程，各单元过程所使用设备功率及运行能耗比例如表 1所示。
表 1 污水处理厂设备功率及运行能耗
由表 1可知，污水处理过程中的能耗主要集中在生化处理和物理处理环节，分别占全厂污水处理能耗的68.42%和28.99%.在生化处理环节，曝气能耗占了41.15%,其次是污泥回流和水下推进，各占9.52%和9.26%;在物理处理环节，污水提升能耗占了23.15%.因此，通过控制生化曝气和优化污水提升环节的运行，可实现对污水处理厂能耗的有效控制。
2.2 生化处理过程耗能分析
2012年该厂处理废水1 000多万t,年运行320 d,电耗约0.299 kW˙h/m3.2012年污水处理厂的运行情况如表 2所示。
表 2 2012年污水处理厂的运行情况
由表 2可知，污水处理厂处理出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的二级标准限值要求。
由于该污水处理厂出水不能直接外排，而是进入中水厂进行深度处理，依据中水厂设计进水水质，可考虑降低污水处理厂污水中有关污染物的处理程度，进而降低生化过程的曝气量，实现污水处理能耗最大程度的降低。
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的二级标准限值要求和中水厂设计进水水质，确定污水处理厂出水BOD5 达到20 mg/L、NH3-N 达到25 mg/L.污水原有处理程度与至确定出水值处理程度的曝气量之比如表 3所示。
表 3 污水原有处理程度与至确定出水值处理程度的曝气量之比
由表 3可以看出，BOD5和NH3-N处理程度的增加导致曝气量的增加，由此增大了污水处理电耗。相比于BOD5,NH3-N硝化程度的提高导致电耗的增加较大。因此，合理确定污水的处理程度，可降低生化处理过程的电耗。
3 节能措施及运行结果
该污水处理厂的节能措施主要包括两方面：
(1)通过合理确定污水的处理程度控制生化过 程曝气量。依据污水处理厂确定的出水BOD5 达到20 mg/L、NH3-N 达到25 mg/L的指标要求，调节风机风量的分配，控制生化处理过程的曝气量，达到节能的目的。
(2)对污水提升泵进行变频改造，通过优化污水提升泵的组合运行实现节能。该污水处理厂有5台污水提升泵，对其中1台污水提升泵进行了变频改造，变频器型号为BLe-B6J-4T0300.在污水处理过程中，根据来水量的大小，控制其他4台泵与变频污水提升泵配合使用，实现污水提升环节的节能。污水提升环节通过变频改造与优化运行，其电耗由占总电耗的23.15%降低为17.3%。
2013年该污水处理厂实施了节能措施，其污水处理电耗降为0.288 kW˙h/m3，与2012年相比，电耗下降0.011 kW˙h/m3。2013年污水处理总量为 10 013 315 m3，则节约电8.01万kW˙h，节能效果显着。
4 结论
该污水处理厂的主要耗能环节为生化曝气环节和污水提升环节，分别占污水厂总能耗的41.15%、23.15%.该污水处理厂通过合理确定生化过程污水处理程度，降低生化过程的曝气量，调节风机风量在生化池与贮泥池的分配，同时对污水提升泵进行变频改造并优化运行，实现了污水处理过程的节能。
