構(gou)建節(jie)能(neng)(neng)(neng)粗(cu)評(ping)(ping)估方(fang)(fang)(fang)法，在眾多運(yun)行(xing)的(de)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)中(zhong)(zhong)找(zhao)到節(jie)能(neng)(neng)(neng)空間(jian)(jian)(jian)較大(da)的(de)，集中(zhong)(zhong)力(li)量和資(zi)源減(jian)低其電費成本，通(tong)過逐漸降低有節(jie)能(neng)(neng)(neng)空間(jian)(jian)(jian)的(de)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)電費。構(gou)建的(de)節(jie)能(neng)(neng)(neng)粗(cu)評(ping)(ping)估方(fang)(fang)(fang)法主(zhu)要針對進水(shui)(shui)提升單元和生物處(chu)(chu)(chu)理單元，從(cong)(cong)運(yun)行(xing)調(diao)控和設備(bei)配置兩方(fang)(fang)(fang)面進行(xing)計(ji)算，考慮了(le)運(yun)行(xing)水(shui)(shui)位、污(wu)泥濃(nong)度、設備(bei)效率(lv)(lv)等影(ying)響因素，通(tong)過計(ji)算優化條件(jian)下的(de)功(gong)率(lv)(lv)與實(shi)際功(gong)率(lv)(lv)之間(jian)(jian)(jian)的(de)差值，找(zhao)到節(jie)能(neng)(neng)(neng)空間(jian)(jian)(jian)較大(da)的(de)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)。為驗證該方(fang)(fang)(fang)法有效，從(cong)(cong)100多座污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理廠(chang)中(zhong)(zhong)篩選出4座采用該方(fang)(fang)(fang)法進行(xing)計(ji)算，結果顯示B廠(chang)的(de)節(jie)能(neng)(neng)(neng)空間(jian)(jian)(jian)最大(da)，對B廠(chang)進行(xing)詳(xiang)細分析后(hou)，通(tong)過調(diao)整水(shui)(shui)泵運(yun)行(xing)水(shui)(shui)位、優化排(pai)泥等方(fang)(fang)(fang)法將該廠(chang)的(de)電耗降低了(le)15%，證明了(le)構(gou)建的(de)節(jie)能(neng)(neng)(neng)粗(cu)評(ping)(ping)估方(fang)(fang)(fang)法的(de)有效性。

前(qian)言

隨著城(cheng)鎮水(shui)(shui)(shui)務市場化發(fa)(fa)展(zhan)，集(ji)中(zhong)運(yun)行(xing)多座污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)集(ji)團型水(shui)(shui)(shui)務公(gong)司數(shu)量(liang)不斷增(zeng)加，管理(li)(li)難度(du)逐年增(zeng)大(da)。為使各個(ge)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)運(yun)營維持有質量(liang)可(ke)持續發(fa)(fa)展(zhan)，需(xu)保證(zheng)成(cheng)(cheng)本(ben)支出(chu)(chu)科學合理(li)(li)，其中(zhong)電費成(cheng)(cheng)本(ben)在(zai)市政污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)成(cheng)(cheng)本(ben)中(zhong)占(zhan)比較(jiao)大(da)，需(xu)要重(zhong)點(dian)解決。因(yin)此急需(xu)構(gou)建城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)節能(neng)粗評(ping)估方法，以便在(zai)眾多污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)中(zhong)找到節能(neng)空間相(xiang)對較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)，集(ji)中(zhong)力(li)量(liang)和資(zi)源降(jiang)(jiang)低其電耗，通過(guo)逐漸改善有空間的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)電耗，從(cong)(cong)而降(jiang)(jiang)低公(gong)司整體的(de)(de)(de)(de)電費成(cheng)(cheng)本(ben)支出(chu)(chu)，提高整體運(yun)行(xing)管理(li)(li)水(shui)(shui)(shui)平(ping)。但由于影響城(cheng)市污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)電耗的(de)(de)(de)(de)因(yin)素很多，例如處(chu)(chu)理(li)(li)規模、產(chan)能(neng)負荷率、進水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質、出(chu)(chu)水(shui)(shui)(shui)標準、處(chu)(chu)理(li)(li)工藝、設(she)備配置等，單從(cong)(cong)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)的(de)(de)(de)(de)電耗指標數(shu)值(zhi)無法判斷是否(fou)有節能(neng)空間，因(yin)此需(xu)要在(zai)眾多因(yin)素中(zhong)找到可(ke)優化的(de)(de)(de)(de)關鍵因(yin)素，確(que)定可(ke)行(xing)的(de)(de)(de)(de)分析(xi)方法，從(cong)(cong)而構(gou)建體系化且有效的(de)(de)(de)(de)市政污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠(chang)(chang)(chang)節能(neng)粗評(ping)估方法。

1 目的、原則和(he)評估對象

1.1 構建目的

主要目的是建(jian)立剔除各(ge)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠不能(neng)改(gai)變的設計因(yin)素和(he)環境因(yin)素，僅對能(neng)夠通(tong)過工作(zuo)改(gai)善以(yi)獲得節(jie)能(neng)效(xiao)果的重(zhong)要因(yin)素進行分(fen)析,構建(jian)可(ke)普適應用的節(jie)能(neng)粗評估(gu)方法和(he)原(yuan)則，以(yi)便在眾多(duo)的市政污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠中篩(shai)選出節(jie)能(neng)空間較大的污(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠，集中資(zi)源解決問題。

1.2 構(gou)建原則

客觀性原(yuan)則(ze): 盡量剔除(chu)不可控的影響因(yin)素，找到能(neng)通過管理提(ti)升和(he)技術更新解決的節能(neng)空間(jian)，并(bing)且(qie)僅關注項目自身，不關注橫向對比。

重要性原則(ze)(ze)：采用抓大放小的(de)原則(ze)(ze)，首(shou)先(xian)關(guan)注節(jie)能節(jie)費空間較大的(de)生產(chan)環節(jie)和影響因素，可隨(sui)著管理水平不斷(duan)提高再逐(zhu)漸完善。

可操作性原則: 要求該體系的(de)指(zhi)標精煉，計(ji)算(suan)簡便(bian)，能夠在各(ge)污水處(chu)理廠均能提供的(de)數據基礎(chu)上進行計(ji)算(suan)。

信息(xi)溝通原(yuan)則:該體(ti)系(xi)的評估結果能夠反饋有價(jia)值的信息(xi)，能夠指導并確定下一步工(gong)作方向。

平衡性原則: 要(yao)求(qiu)該體(ti)系的(de)短期戰略目標與污水處理廠的(de)長期目標相一致(zhi)，避(bi)免追(zhui)求(qiu)眼(yan)前利益損害長期利益的(de)情況(kuang)出現。

1.3 評估對象

基本實(shi)現(xian)穩定達標的污(wu)水(shui)處理廠，出水(shui)水(shui)質達標率達到90%以上。

城鎮污(wu)水處理廠，工業廢水比例小于40%。

2 指標體系

2.1 各處理單元的電耗分析

某座典型(xing)城市(shi)二(er)級污水(shui)處(chu)理廠的電耗分布(bu)如表1所示。

表1 某典(dian)型城市二級處(chu)理(li)污水處(chu)理(li)廠電(dian)耗分布(bu)

各主要(yao)工藝單(dan)(dan)元(yuan)的(de)電(dian)(dian)耗占(zhan)比顯示(shi)進(jin)水(shui)提升和生物處(chu)(chu)理(li)(li)單(dan)(dan)元(yuan)的(de)電(dian)(dian)耗是(shi)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)廠電(dian)(dian)耗占(zhan)比最高的(de)兩(liang)個處(chu)(chu)理(li)(li)單(dan)(dan)元(yuan)，因此將進(jin)水(shui)提升和生物處(chu)(chu)理(li)(li)作為節能(neng)粗評估(gu)重點關(guan)注的(de)兩(liang)個處(chu)(chu)理(li)(li)單(dan)(dan)元(yuan)。

2.2 影響因(yin)素的分析

城鎮污水(shui)處(chu)理(li)廠電(dian)耗的影響因(yin)(yin)素(su)，分別為環(huan)境因(yin)(yin)素(su)、設計(ji)因(yin)(yin)素(su)、運行(xing)(xing)調控(kong)因(yin)(yin)素(su)和設備配置(zhi)(zhi)因(yin)(yin)素(su)。其(qi)中進水(shui)水(shui)質和進水(shui)水(shui)量等屬于(yu)環(huan)境因(yin)(yin)素(su)，處(chu)理(li)工藝、設計(ji)規模(mo)和排(pai)放標準等屬于(yu)設計(ji)因(yin)(yin)素(su)，在(zai)一座穩定運行(xing)(xing)的污水(shui)處(chu)理(li)廠中環(huan)境因(yin)(yin)素(su)和設計(ji)因(yin)(yin)素(su)是不(bu)(bu)可(ke)優化(hua)因(yin)(yin)素(su)，不(bu)(bu)會(hui)隨著(zhu)運行(xing)(xing)調控(kong)水(shui)平(ping)的提升和設備配置(zhi)(zhi)的改(gai)善(shan)而有所改(gai)變(bian)，因(yin)(yin)此節能粗評估中不(bu)(bu)考慮此類不(bu)(bu)可(ke)優化(hua)因(yin)(yin)素(su)。

運行(xing)(xing)(xing)調(diao)控(kong)和(he)(he)設(she)備配(pei)(pei)置(zhi)為可(ke)優化因素(su)(su)，可(ke)通(tong)過提高運行(xing)(xing)(xing)調(diao)控(kong)水平(ping)或改善設(she)備配(pei)(pei)制(zhi)而降低(di)電(dian)耗(hao)。通(tong)過各處(chu)理單(dan)(dan)元的(de)(de)(de)電(dian)耗(hao)占比分析，運行(xing)(xing)(xing)調(diao)控(kong)和(he)(he)設(she)備配(pei)(pei)置(zhi)鎖(suo)定進水提升(sheng)和(he)(he)生物(wu)處(chu)理兩個主要耗(hao)電(dian)單(dan)(dan)元。其(qi)中這兩個單(dan)(dan)元在運行(xing)(xing)(xing)調(diao)控(kong)過程中影(ying)響電(dian)耗(hao)的(de)(de)(de)主要因素(su)(su)為水泵的(de)(de)(de)運行(xing)(xing)(xing)水位、溶解氧控(kong)制(zhi)、污泥濃(nong)度(du)控(kong)制(zhi)等(deng)，設(she)備配(pei)(pei)置(zhi)相關(guan)的(de)(de)(de)影(ying)響電(dian)耗(hao)的(de)(de)(de)主要因素(su)(su)為進水泵、曝(pu)氣風機和(he)(he)曝(pu)氣頭(tou)等(deng)設(she)備的(de)(de)(de)型號，設(she)備參數與實際工(gong)況的(de)(de)(de)符合度(du)、設(she)備本身的(de)(de)(de)效率等(deng)。

因(yin)此根據抓大放小、不斷(duan)完善(shan)的原則，節能(neng)(neng)粗評估主要考慮(lv)進水(shui)提(ti)升(sheng)和(he)生(sheng)物(wu)處理兩個處理環節中(zhong)能(neng)(neng)通(tong)過(guo)運(yun)行調控改善(shan)和(he)設備(bei)配(pei)置改善(shan)能(neng)(neng)夠提(ti)高的影響(xiang)因(yin)素(su)(su)，即進水(shui)提(ti)升(sheng)單元(yuan)中(zhong)的運(yun)行水(shui)位、生(sheng)物(wu)處理單元(yuan)中(zhong)的溶解(jie)氧控制和(he)污泥濃度控制等(deng)運(yun)行優(you)化(hua)因(yin)素(su)(su)，以及提(ti)升(sheng)泵(beng)效率、曝氣設備(bei)效率等(deng)設備(bei)配(pei)置因(yin)素(su)(su)。

2.3 評(ping)估指標的確定(ding)

通過以上分析，初步(bu)構建了節能粗(cu)評估指標體(ti)系，具(ju)體(ti)如表2所示。

表2 粗評(ping)估指標(biao)體系

3 評(ping)估方(fang)法

3.1 工藝運行電耗空間的評估方(fang)法

（1）進水提升(sheng)電耗空間的評估方法。在水泵(beng)沒有更換(huan)的前提下，將運行(xing)狀態由(you)低水位(wei)運行(xing)改(gai)變為高水位(wei)運行(xing)會降低電耗。改(gai)變運行(xing)水位(wei)引起的電耗變化(hua)可根據式（1）計算(suan)：

式中 P提升變化(hua)——提升功(gong)率變化(hua)，kW·h；

Q——提升水量，m3/h；

H變(bian)化——提(ti)升水位變(bian)化，m

η——水泵(beng)效(xiao)率，%。

（2）生物處理電耗空間的評估方法。生物池(chi)中MLSS和MLVSS反(fan)映了污泥(ni)的有(you)效(xiao)(xiao)性(xing)，MLSS過高，并且MLVSS/MLSS比值較低，說明(ming)池(chi)中有(you)效(xiao)(xiao)污泥(ni)過少，惰性(xing)污泥(ni)會影響氧傳質(zhi)效(xiao)(xiao)率，需要增(zeng)大曝氣量來維持(chi)運行，從而增(zeng)加電耗。理論污泥(ni)濃度可通過式（2）計(ji)算：

式中 Q——進水量，m3/h;

X——反應池混合液濃度，mg/L；

Si——進(jin)水BOD5濃度，mg/L；

Se——出水BOD5濃度，mg/L；

θd——污(wu)泥齡(ling)，d；

Yt——污泥產率，kgSS/kgBOD5；

Vo——好(hao)氧池容(rong)積，m3。

將實際污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)與理(li)論污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)進(jin)行對比(bi)，若超過(guo)50%，則(ze)認(ren)為(wei)污(wu)泥(ni)濃(nong)(nong)(nong)度(du)(du)控制的過(guo)高。測試并計算(suan)MLVSS/MLSS比(bi)值，若該比(bi)值小于0.5，則(ze)認(ren)為(wei)該廠需要排泥(ni)，減小惰性(xing)污(wu)泥(ni)的占比(bi)。

惰性污泥在超過3 000 mg/L，每增加1 000 mg/L影(ying)響氧轉(zhuan)移效率降低20% (3)，假定影(ying)響電耗增加10%，可按照理論MLSS和MLVSS/MLSS為0.5核算理論MLVSS。由MLVSS引起的電耗變化可通過式（3）計算：

式(shi)中 P曝氣變(bian)化——曝氣功(gong)率變(bian)化，kW·h；

MLVSS變(bian)化——實際MLVSS與理論MLVSS的差(cha)值；

P曝(pu)氣——曝(pu)氣功率，kW·h。

3.2 設(she)備配(pei)置電耗空間的評估(gu)方(fang)法(fa)

（1）進水(shui)提升泵(beng)電耗空間的(de)(de)評(ping)估方法。關注運行(xing)年限較長，提升水(shui)量和提升高度已(yi)經下降比較明顯的(de)(de)水(shui)泵(beng)，根據實(shi)際(ji)(ji)運行(xing)的(de)(de)水(shui)量和揚程，選擇符合實(shi)際(ji)(ji)要求的(de)(de)高效水(shui)泵(beng)，并確定其效率(lv)。更換水(shui)泵(beng)前(qian)后的(de)(de)電耗變(bian)化可(ke)按式（4）計算：

式中 P水(shui)泵變(bian)化(hua)——水(shui)泵更換(huan)的功(gong)率變(bian)化(hua)，kW·h；

Q——提升水量，m3/h；

H——提升(sheng)水位，m；

η新(xin)(xin)水(shui)(shui)泵/舊水(shui)(shui)泵——新(xin)(xin)舊水(shui)(shui)泵效率，%。

（2）風(feng)機的電耗空(kong)間的評估方法(fa)。關注運行(xing)年限(xian)較長，且型號比較老(lao)舊的風(feng)機，例(li)如多級離心、羅茨(ci)等低效風(feng)機。根據實(shi)際運行(xing)所(suo)需的水(shui)量和水(shui)質，確定符合實(shi)際要(yao)求(qiu)的高效風(feng)機的型號，確定其功率。更換風(feng)機前后的電耗變化可按式（5）計算(suan)：

式中 P風機(ji)變化——風機(ji)更換的功率變化，kW·h；

P新風機/舊(jiu)風機——新舊(jiu)風機功(gong)率(lv)，kW·h；

T運行時(shi)間——運行時(shi)間，h。

3.3 全廠電耗空(kong)間的(de)評(ping)估方法

全廠節能空(kong)間主要由以(yi)上(shang)4項因(yin)(yin)素組成，因(yin)(yin)此可根(gen)據(ju)式（6）進行計算(suan)：

4 結(jie)果示(shi)例和(he)應(ying)用(yong)

在(zai)100多座污水處理廠(chang)中(zhong)篩選(xuan)出4座污水處理廠(chang)用以上評(ping)估(gu)方法進行計算(suan)。評(ping)估(gu)結果如圖(tu)1所(suo)示。

圖1 示(shi)例污水處理(li)廠(chang)評估結果

4.1 評估結果

（1）根據評(ping)估結果，B廠的(de)可優化電耗空間最大(da)，可在提高提升泵運(yun)行水(shui)位(wei)、加強(qiang)排(pai)泥、提高水(shui)泵和風(feng)機的(de)設備(bei)效(xiao)率等方(fang)面進行深入分析和診斷。

（2）4座污(wu)水處理廠(chang)均在曝氣優化方(fang)面存在較大優化空間，可進一步在溶解氧(yang)控制和污(wu)泥濃度控制等方(fang)面開展工作。

4.2 結果應(ying)用

（1）根據(ju)該(gai)方法(fa)確定(ding)以B廠(chang)作為重點水廠(chang)開展節能優化工(gong)作。

（2）針對B廠的(de)實際(ji)情(qing)況進(jin)行(xing)深入分(fen)析和診(zhen)(zhen)斷(duan)，根據診(zhen)(zhen)斷(duan)結果確定以(yi)下調(diao)(diao)整(zheng)方案(an)，第(di)一(yi)階(jie)段保證進(jin)水(shui)提升泵(beng)(beng)在(zai)(zai)高水(shui)位下運行(xing)、加(jia)強排(pai)泥(ni)并同步檢(jian)測MLVSS和MLSS，逐漸使MLSS和MLVSS＼MLSS貼(tie)近理想(xiang)值(zhi)，在(zai)(zai)此基礎之(zhi)上，逐步調(diao)(diao)整(zheng)曝氣(qi)量，使好(hao)氧池末端DO控制在(zai)(zai)2左右。第(di)二階(jie)段由于水(shui)泵(beng)(beng)使用年(nian)限較長，效率已大幅下降，更換(huan)高效率水(shui)泵(beng)(beng)可取得較好(hao)的(de)節能(neng)效果，且經過計算后投入回收期在(zai)(zai)2年(nian)之(zhi)內，因此確定更換(huan)水(shui)泵(beng)(beng)。在(zai)(zai)以(yi)上方案(an)的(de)執行(xing)下，B廠單位水(shui)量電(dian)耗(hao)下降15%，由0.4 kW·h/m3降至0.34 kW·h/m3。

5 結論

（1）構建的(de)(de)節能(neng)(neng)粗評估方法，可(ke)初步計算(suan)各污水處理廠(chang)的(de)(de)節能(neng)(neng)空間，優先找(zhao)到節能(neng)(neng)空間較大的(de)(de)污水處理廠(chang)進(jin)行詳細(xi)診斷，例如文中的(de)(de)4座污水處理廠(chang)經(jing)過計算(suan)后，優先對B廠(chang)進(jin)行詳細(xi)診斷。

（2）構建的節能(neng)(neng)粗評估方(fang)法，能(neng)(neng)夠大(da)致(zhi)(zhi)指明節能(neng)(neng)優化的大(da)致(zhi)(zhi)方(fang)向，例如文(wen)中的B廠第一階段先調(diao)整(zheng)進水(shui)提升泵(beng)運(yun)行(xing)水(shui)位，保持高(gao)水(shui)位運(yun)行(xing)，加大(da)排泥(ni)減小(xiao)無效(xiao)電(dian)耗。第二階段更換高(gao)效(xiao)率(lv)的水(shui)泵(beng)。取(qu)得了較好的節能(neng)(neng)效(xiao)果。

（3）節(jie)能粗評估方法(fa)是(shi)依(yi)據客觀(guan)性(xing)原(yuan)則(ze)(ze)、重要性(xing)原(yuan)則(ze)(ze)、可操(cao)作(zuo)性(xing)原(yuan)則(ze)(ze)、信息溝通(tong)原(yuan)則(ze)(ze)、平衡(heng)性(xing)原(yuan)則(ze)(ze)構建的(de)(de)，目(mu)前主要針對進水提升和生(sheng)物(wu)處理(li)兩個環節(jie)，可隨著管理(li)精度的(de)(de)提高，逐漸改善(shan)并補(bu)充內(nei)容(rong)。

聲明：本文轉自公眾號給(gei)水排水，作(zuo)者劉芳、王(wang)光輝(hui)、鄭鵬凱。本文版權歸原作(zuo)者所(suo)有，不代表本網站(zhan)觀點，僅供學習交流之用(yong)，不做商業用(yong)途。如文中的(de)內容、圖片、音(yin)頻、視頻等存(cun)在第(di)三方的(de)在先知(zhi)識(shi)產權，請及時聯系我(wo)們(men)刪除。