城市污水處理廠能源有效利用策略
時(shí)間：2016-09-29
來源：中國(guó)給水排水微信
作者：于東
城市污水處理廠能源有效利用策略
城市污水處理廠能源有效利用策略
時(shí)間：2016-09-29
來源：中國(guó)給水排水微信
作者：于東
供水和污水處理系統(tǒng)是顯著的能源消費(fèi)者，美國(guó)電力消耗的3%~4%用于水和污水的移動(dòng)和處理。能源使用的確切成本在不同的處理廠差別很大，約占到總運(yùn)營(yíng)成本的2%~60%。能源代表了一筆可觀的費(fèi)用，對(duì)于污水處理廠，它發(fā)生在處理過程中的每個(gè)階段，包括從污水收集到處理后的排放。由于水和污水處理廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行目的不是以能源效率為主，當(dāng)使用能源改善項(xiàng)目資金時(shí)，這些系統(tǒng)常被忽視。然而，大量的能源和成本節(jié)約在通過對(duì)水和污水處理企業(yè)運(yùn)營(yíng)調(diào)整和資本改善中被發(fā)現(xiàn)。
運(yùn)營(yíng)商、水和污水處理廠管理人員有很多的優(yōu)先事項(xiàng)，能耗只是其中之一。他們的主要職責(zé)包括：· 達(dá)到法規(guī)規(guī)定以符合客戶、公共健康和生態(tài)要求；· 在可接受的費(fèi)率前提下，提供可靠的服務(wù)；· 平衡維修更換和長(zhǎng)期負(fù)債、設(shè)備條件、持續(xù)運(yùn)行和維護(hù)成本、收入的關(guān)系；· 優(yōu)化運(yùn)行和維護(hù)，降低成本，保護(hù)資產(chǎn)壽命。分配時(shí)間進(jìn)行能源審計(jì)，并進(jìn)行必要的物理和操作上的改變可產(chǎn)生可觀的效益。能源審計(jì)，可以幫助確定最大的能源消費(fèi)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)，改善運(yùn)營(yíng)，并監(jiān)測(cè)老舊和表現(xiàn)不佳的設(shè)備問題。審計(jì)的結(jié)果有助于提高能源效率，為市政污水廠降低運(yùn)營(yíng)成本，有益于環(huán)境和周圍社區(qū)。1.2 EPA第8地區(qū)的合作
美國(guó)環(huán)保署（EPA）8區(qū)辦公室為美國(guó)西部山區(qū)提供服務(wù)，包括科羅拉多、蒙大拿、北達(dá)科塔、南達(dá)科塔、猶他、懷俄明州。2010年10月EPA在第8地區(qū)發(fā)起針對(duì)公共污水和供水的能源管理合作行動(dòng)，重點(diǎn)幫助城市供水和污水處理企業(yè)降低能耗，提高可靠性和運(yùn)營(yíng)性能，并最大限度地減少對(duì)環(huán)境的影響。這個(gè)項(xiàng)目聯(lián)合10~15個(gè)供水和污水處理廠一起完成以下目標(biāo)：· 在EPA管理工具中清晰目前和將來的能源消耗；· 進(jìn)行工藝能源審計(jì)；· 利用EPA的污水廠和供水廠能源管理指導(dǎo)手冊(cè)確�？沙掷m(xù)發(fā)展，開發(fā)一個(gè)能源管理計(jì)劃；· 在EPA第8地區(qū)共同實(shí)施能源有效利用，共享成果。為了提高該方案的廣度，對(duì)沒有參加進(jìn)來的市政設(shè)施，EPA第8地區(qū)計(jì)劃創(chuàng)建一組案例研究，與其他水和污水廠共享，介紹參與項(xiàng)目的廠和工藝流程，以及在優(yōu)化能源性能過程中的受益和挑戰(zhàn)。
圖1 克雷斯特德比特市,科羅拉多州
作為對(duì)項(xiàng)目的支持，克雷斯特德比特市被要求對(duì)污水廠進(jìn)行能源審計(jì)。能源審計(jì)主要關(guān)注已經(jīng)存在的、可以通過工藝改變和提高可操作性來實(shí)現(xiàn)的節(jié)能機(jī)會(huì)；考慮優(yōu)化已有的工藝，提升控制水平、監(jiān)控水平和污水廠排水質(zhì)量；同時(shí)也幫助該市開始跟蹤和基準(zhǔn)化能源使用。
能源部的國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL，由可持續(xù)能源聯(lián)合公司運(yùn)營(yíng))和克雷斯特德比特市合作，ARCADIS公司水部門的Malcolm Pirnie、資源有效利用辦公室、Gunnison郡電力協(xié)會(huì)(GCEA)（作為評(píng)估小組）共同進(jìn)行審計(jì)工作。這種合作讓這些組織可以支持本地發(fā)展機(jī)會(huì)，共同教育社區(qū)、水和污水廠如何分析和達(dá)到能源有效節(jié)省目標(biāo)。2.2克雷斯特德比特市污水廠克雷斯特德比特市是科羅拉多西坡的小鎮(zhèn)，是美國(guó)最大的滑雪旅游城市之一。污水廠建立于1997年，服務(wù)1500常駐人口。污水廠處理生活污水和商務(wù)污水，無主要工業(yè)污水。污水廠還從克雷斯特德比特水廠接收污泥。
污水廠采用氧化溝工藝，每月平均日流量最大為0.6MGD (2270m3/d)，污水廠有格柵、進(jìn)水泵、曝氣、澄清、紫外消毒和污泥處理設(shè)施，出水排入斯雷特河，污泥經(jīng)濃縮脫水后外運(yùn)填埋。具體工藝流程見圖2。
2.3能源審計(jì)
作為參與EPA項(xiàng)目的一部分，需要對(duì)處理工藝進(jìn)行能源審計(jì)。不包含在此次研究的內(nèi)容是建筑能源審計(jì)，包括評(píng)估照明、加熱、制冷和通風(fēng)系統(tǒng)，建筑也有節(jié)省資金和能源的潛力。
美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(ASHRAE)定義能源審計(jì)有3個(gè)級(jí)別。審計(jì)級(jí)別的區(qū)別是復(fù)雜程度和提供信息的詳細(xì)程度。
對(duì)于克雷斯特德比特市，執(zhí)行了級(jí)別1的審計(jì)，包括污水廠現(xiàn)場(chǎng)考察，著重處理工藝流程的能源使用。
級(jí)別1審計(jì)：· 通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，評(píng)估能源消耗和效率，以確定維護(hù)和（或）運(yùn)營(yíng)需求，以及裝備的不足；· 利用能耗信息，了解使用模式和建立能源基準(zhǔn)；· 重點(diǎn)采取低成本或無成本的措施，來估計(jì)可以節(jié)省的能源和成本。2.4搜集信息
工藝流程的能源審計(jì)始于整理圖紙、運(yùn)營(yíng)記錄、賬單和設(shè)備庫(kù)存，來理解污水廠的能源使用模式。評(píng)估小組檢查圖紙，尋找污水廠物理上的設(shè)計(jì)引起的運(yùn)行或能源問題。例如，圖紙顯示目前的溶解氧（DO）計(jì)量裝置位于氧化溝的缺氧位置，這個(gè)設(shè)置對(duì)控制氧量或氧化溝運(yùn)行不會(huì)有正確的反饋，典型的更有效位置是讓測(cè)量裝置位于有氧的位置，如靠近溝的排水處。
運(yùn)行記錄和參數(shù)，如BOD和TSS用來辨別進(jìn)水和污水廠運(yùn)行質(zhì)量。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的明顯不同，污水廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)被用來建立三個(gè)“工作季”，反映了臨時(shí)人口和入滲引起的收集系統(tǒng)全年的變化。三個(gè)季的條件總結(jié)如下：· 季節(jié)1（10月—3月）：低流量，低負(fù)荷[BOD、TSS每天基于1磅(0.45kg)]，低污水溫度；· 季節(jié)2（4月—6月）：低流量，平均負(fù)載，較低污水溫度；· 季節(jié)3（7月—9月）：平均流量，高負(fù)荷，高污水溫度。評(píng)估小組審查設(shè)備，以確定設(shè)備的年齡和功率，并在廠內(nèi)確定主要的能源消耗者。主要的能源消耗設(shè)備，包括它們的典型運(yùn)行和控制信息，簡(jiǎn)要總結(jié)在表1。這些信息用來著重審計(jì)主要的能源消耗工藝，最大化能源節(jié)省機(jī)會(huì)。
表1 克雷斯特德比特市污水廠：主要能源消耗設(shè)備
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設(shè)備 |
數(shù)量 |
功率/kW |
運(yùn)行 |
控制 |
|
機(jī)械曝氣機(jī) |
1 |
55 |
連續(xù) |
變頻驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)調(diào)節(jié) |
|
離心脫水機(jī) |
1 |
30 |
10~20h/周 |
變頻驅(qū)動(dòng)，定速 |
|
進(jìn)水泵1 |
1 |
3.5 |
連續(xù) |
變頻驅(qū)動(dòng)，速度根據(jù)流量變化 |
|
進(jìn)水泵2和3 |
2 |
13 |
泵2連續(xù)；泵3備用 |
變頻驅(qū)動(dòng)，速度根據(jù)流量變化 |
|
鼓風(fēng)機(jī) |
3 |
11 |
間歇運(yùn)行 |
定速 |
|
攪拌器 |
3 |
3 |
連續(xù) |
定速 |
|
紫外消毒 |
2 |
7.3 |
連續(xù) |
定速，2組 |
2.5現(xiàn)有的工藝性能
評(píng)估小組和工廠運(yùn)營(yíng)人員對(duì)每個(gè)工藝都進(jìn)行了詳細(xì)的討論，了解性能趨勢(shì)和關(guān)注點(diǎn)。對(duì)污水處理廠的工藝性能和運(yùn)營(yíng)策略的一般性意見如下。
（1）進(jìn)水泵送/前端處理進(jìn)水系統(tǒng)包括3臺(tái)泵：泵1，功率為3.5kW；泵2和3（一用一備），功率均為13kW。泵2根據(jù)監(jiān)測(cè)污水井的液位連續(xù)運(yùn)行。所有的泵都帶變頻器。
（2）曝氣/氧化溝污水廠的氧化溝采用好氧法去除BOD和氨，溝內(nèi)存在厭氧區(qū)提供反硝化、恢復(fù)堿性和降低需氧量。氧化溝使用55kW馬力曝氣機(jī)，帶變頻器，根據(jù)每天的溶解氧濃度手動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。按道理，變頻器應(yīng)該通過取得系統(tǒng)信息自動(dòng)調(diào)節(jié)來節(jié)省能源，而不是通過手工調(diào)整。在氧化溝的厭氧區(qū)有兩個(gè)自動(dòng)運(yùn)行的攪拌器。目前的DO測(cè)量?jī)x位于厭氧位置，沒有運(yùn)行。
（3）澄清污水廠有兩個(gè)澄清池，一個(gè)連續(xù)運(yùn)行，另一個(gè)在高流量時(shí)輔助運(yùn)行。
（4）紫外消毒紫外消毒的設(shè)計(jì)流量為1.3MGD（4900m3/d）(是污水廠最大流量的兩倍)。系統(tǒng)目前兩組同時(shí)運(yùn)行。污水廠操作人員每年更換一次紫外線燈，做預(yù)防性維護(hù)。
自從2008年以來，排水中的糞大腸桿菌平均濃度為8.3個(gè)/100mL，7d平均值為214.3個(gè)/100mL。規(guī)定允許排放的菌群濃度為1372個(gè)/100 mL(30d平均值)和2744個(gè)/100 mL(7d平均值)。從目前的運(yùn)行結(jié)果來看，大腸桿菌水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于允許值。
（5）污泥處理污水廠有一套自熱式高溫好氧消化（ATAD）系統(tǒng)，由于臭氣原因沒有運(yùn)行。所以，目前污泥在污泥罐濃縮后，送到濃縮污泥存儲(chǔ)罐暫存。由于目前污水廠在更改管道，污泥必須泵送到ATAD存儲(chǔ)罐，然后進(jìn)入離心機(jī)脫水。盡管這樣可以提供更多的存儲(chǔ)量，減少去填埋的次數(shù)，但卻要求ATAD存儲(chǔ)罐的鼓風(fēng)機(jī)（功率為11 kW）一直運(yùn)行。另外，離心機(jī)的功率為30 kW，變頻控制，但是主要以一個(gè)速度運(yùn)行。離心機(jī)每周裝滿一個(gè)20立方碼（15m3）的垃圾箱。離心機(jī)出水經(jīng)過管路送到氧化溝，可能會(huì)影響氧化溝工藝性能。2.6污水廠實(shí)地觀察
根據(jù)這些運(yùn)行參數(shù)，評(píng)估小組執(zhí)行了級(jí)別1的污水廠實(shí)地觀察。這項(xiàng)工作包括目視檢查來識(shí)別操作或維護(hù)問題，從污水廠主要設(shè)備上收集能源數(shù)據(jù)。這些信息被該市用來評(píng)估運(yùn)行和維護(hù)產(chǎn)生的成本節(jié)省，以及資金投入改善污水廠設(shè)施的優(yōu)先次序。
GCEA在審計(jì)過程中與評(píng)估小組協(xié)作，測(cè)量主要設(shè)備實(shí)際降低的用電量，包括污泥轉(zhuǎn)運(yùn)泵和鼓風(fēng)機(jī)增加15min運(yùn)行時(shí)間來記錄實(shí)際電耗。使用一致的時(shí)間間隔來測(cè)量功耗，允許足夠時(shí)間確定開關(guān)機(jī)時(shí)的電耗。這些信息被該市用來確定設(shè)施改善的優(yōu)先次序。
審計(jì)過程中，測(cè)量了氧化溝的溶解氧濃度來確定曝氣效率。利用這些濃度數(shù)值創(chuàng)建了一個(gè)溶解氧濃度模型，用來更好地理解污水廠的運(yùn)行。
根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、溫度、歷史溶解氧濃度、通常曝氣速度、溶解氧測(cè)試結(jié)果，建立BioWin模型。使用這個(gè)工藝模型，評(píng)估小組確定了現(xiàn)在的曝氣機(jī)已經(jīng)使用了15年左右，與新的曝氣機(jī)相比，轉(zhuǎn)換效率很低，這意味著根據(jù)現(xiàn)在的溶解氧水平，污水廠使用了更多的能量來驅(qū)動(dòng)這個(gè)曝氣機(jī)。
2.7主要的能源節(jié)省機(jī)會(huì)
根據(jù)污水廠的運(yùn)行信息和審計(jì)收集的資料，評(píng)估小組向污水廠提出了節(jié)能建議。
（1）進(jìn)水泵/前端處理提供給污水廠的流量信息說明入滲和入流(I&I)在季節(jié)2（4月—6月）是個(gè)問題。為緩解這些問題，確定收集系統(tǒng)中的泄漏和破裂區(qū)域會(huì)有所幫助。這些信息將有助于確定優(yōu)先順序，維修或更換系統(tǒng)管路。另一個(gè)給污水廠的最好實(shí)踐是量身定制前端處理的運(yùn)行策略，以符合3個(gè)不同季節(jié)要求。根據(jù)典型的每日流量形式，進(jìn)水泵1可以在季節(jié)1(10月—3月)的夜晚以及白天低流量時(shí)使用，在季節(jié)3（7月—9月）的夜晚低流量時(shí)使用。根據(jù)進(jìn)水泵1的使用年限，該市考慮更換成更高排量的變頻泵，以應(yīng)對(duì)污水井的波動(dòng)，這在增加流量的同時(shí)減少了另一臺(tái)更大功率泵的使用。
（2）曝氣/氧化溝氧化溝的溶解氧含量測(cè)試，連同其他運(yùn)行數(shù)據(jù)，顯示曝氣機(jī)沒有有效運(yùn)行。在污水廠中它帶有功率最大的電機(jī)，曝氣機(jī)即將達(dá)到使用壽命，評(píng)估小組建議更換成更節(jié)能的設(shè)備。污水廠也考慮在靠近出水位置安裝一個(gè)新的溶解氧測(cè)量?jī)x和（或）氨傳感器，以更有效地監(jiān)控氧化溝性能。把這個(gè)測(cè)量計(jì)連接到監(jiān)控中心（SCADA）系統(tǒng)，將可以連續(xù)監(jiān)控和控制溶解氧量。
如果這些溶解氧讀數(shù)用于自動(dòng)控制曝氣機(jī)速度，可以更加節(jié)能。更好的改變是，攪拌器被建議只有在曝氣機(jī)不運(yùn)行的時(shí)候才開啟，這將可以更多地降低工藝運(yùn)行過程中的能耗。
（3）紫外消毒目前紫外消毒系統(tǒng)的運(yùn)行基于1.3MGD（4700 m3/d）的流量。由于目前最大流量是0.6MGD (2300 m3/d)，低于設(shè)計(jì)流量的一半，污水廠超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，評(píng)估小組建議污水廠只使用一組紫外系統(tǒng)，而不是全部。因?yàn)樽贤庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)超污水廠實(shí)際，污水廠可以和制造商一起修改系統(tǒng)來節(jié)能，移除一些燈管，改造或斷電一些鎮(zhèn)流器。把紫外消毒系統(tǒng)連接到監(jiān)控中心（SCADA）也可以提高控制效率。
污水廠也考慮減少更換燈管的頻率——制造商建議燈管壽命為13500h或1.5年。目前的情況是更換燈管固定在年維護(hù)記錄日程上，無關(guān)真實(shí)運(yùn)行時(shí)間。延長(zhǎng)燈管更換間隔會(huì)節(jié)省材料成本和污水廠的廢棄物量。
（4）污泥處理目前的污泥處理工藝效率低，因?yàn)槭褂昧艘延械腁TAD系統(tǒng)管道來進(jìn)入離心機(jī)脫水。污水廠考慮更改管道來讓污泥直接從濃縮罐進(jìn)入離心機(jī)，繞開ATAD系統(tǒng)。改變后系統(tǒng)內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和泵送將會(huì)減少。
污水廠的一個(gè)主要產(chǎn)品是市政污泥或稱生物污泥。直到二三十年前，第8區(qū)的污水廠對(duì)污泥的標(biāo)準(zhǔn)處理都是填埋或焚燒。今天，許多污水廠將污泥進(jìn)行有益利用，在第8區(qū)中85%的污泥目前都被循環(huán)利用了，最常見的是用于土壤添加劑和肥料，施放到農(nóng)田，或修復(fù)土壤。
克雷斯特德比特市污水廠可以研究處置污泥所需要的能耗，把原先的污泥填埋轉(zhuǎn)變?yōu)橹瞥赊r(nóng)業(yè)肥料。處置污泥到A級(jí)或B級(jí)需要更多的能耗，但可以減少使用卡車外運(yùn)污泥至填埋場(chǎng)，減少溫室氣體排放，避免填埋處置的長(zhǎng)期環(huán)保負(fù)擔(dān)。
（5）減少進(jìn)水流量精確定位收集系統(tǒng)的入流和入滲問題位置，可以幫助污水廠集中維修和更換工作。地下水的入滲可能是最大的進(jìn)水來源。經(jīng)常清潔、檢查、修復(fù)收集系統(tǒng)管道內(nèi)壁可以最大限度地減少入滲和降低污水處理量。
（6）社區(qū)支持活躍的社區(qū)范圍對(duì)話是另一個(gè)很重要的減少污水廠進(jìn)水量的方法。和社區(qū)互動(dòng)，推廣環(huán)保理念，采取行動(dòng)如安裝節(jié)水裝置，可以顯著減少進(jìn)水流量并節(jié)省能源。
節(jié)能建議和估計(jì)可節(jié)省的成本見表2。這些建議分為短期機(jī)會(huì)（包括低成本和馬上可以實(shí)施的）和長(zhǎng)期機(jī)會(huì)（可能需要更好的計(jì)劃和資金支持）。表2顯示，曝氣工藝可以為該市提供最大的節(jié)能和省錢機(jī)會(huì)。
表2 節(jié)能建議
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工藝 |
建議 |
可節(jié)省的能源和成本 (kW·h–%能源–$/年) |
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進(jìn)水泵/前端 |
低流量時(shí)使用進(jìn)水泵1 (ST) 進(jìn)行入流和入滲研究(LT) 更換進(jìn)水泵1(LT) |
4300–10%–$150 14000–35%–$550 8700–20%–$350 |
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曝氣/氧化溝 |
曝氣機(jī)運(yùn)行時(shí)關(guān)閉攪拌器(ST) 更換溶解氧測(cè)量?jī)x(ST) 連接新溶解氧測(cè)量?jī)x計(jì)到SCADA/更換曝氣機(jī)(LT) |
45900–90%–$1750 19800–10%–$750 123000–40%–$4700 |
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紫外消毒 |
拆除一組紫外消毒系統(tǒng)/確定是否移除某些燈管(ST) |
32000–50%–$1200 |
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污泥處理 |
更改管路，將污泥直接從濃縮罐送到離心機(jī)(LT) |
23500–100%–$1000 |
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注：ST代表短期，LT代表長(zhǎng)期。 |
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2.8下一步該市將更深入量化能源節(jié)省，實(shí)施建議和開始能源管理計(jì)劃。
能源管理計(jì)劃將建立目的和目標(biāo)，來測(cè)量節(jié)能的進(jìn)度和改善資金使用，提高污水廠運(yùn)行維護(hù)水平。更進(jìn)一步的信息，即如何使用這些信息可以在EPA的指導(dǎo)手冊(cè)中找到。
該市的污水廠和EPA的投資經(jīng)理一起用能耗信息作為基準(zhǔn)，和其他污水廠進(jìn)行比較。投資經(jīng)理可以幫助該市確認(rèn)將來的節(jié)能機(jī)會(huì)，改進(jìn)性能，優(yōu)化投資。
該市的研究是一個(gè)絕佳的案例，執(zhí)行能源審計(jì)可以提高一個(gè)污水廠或社區(qū)能源經(jīng)理對(duì)水廠和污水廠能源節(jié)省的理解。下文為一個(gè)簡(jiǎn)短的針對(duì)幾個(gè)主要能源節(jié)省策略的概述。污水廠和社區(qū)能源經(jīng)理愿意考慮如何將這些策略（表3）實(shí)施到他們的廠。愿意制定和實(shí)施全面能源管理計(jì)劃的業(yè)者，感興趣的讀者可以從閱讀EPA的“確�？沙掷m(xù)發(fā)展的未來”：《污水廠和水廠的能源管理指導(dǎo)手冊(cè)》開始。
當(dāng)進(jìn)行能源審計(jì)時(shí)，請(qǐng)專注于廠內(nèi)最大的能源消耗者。這個(gè)可以根據(jù)查閱圖紙、標(biāo)牌或測(cè)量設(shè)備能耗來確定。曝氣工藝對(duì)于大部分污水廠來說是最大的能源消耗者，典型的污水廠能耗形式如下圖所示。
3.2運(yùn)行控制
運(yùn)行一個(gè)污水處理廠不可能“一個(gè)規(guī)格所有人適用”。定期評(píng)估進(jìn)水和出水趨勢(shì)可以幫助污水廠量身定制相應(yīng)的運(yùn)行策略。這些參數(shù)可能隨季節(jié)、時(shí)間的不同而不同，和/或有其他獨(dú)特的參數(shù)。系統(tǒng)控制使用中控（SCADA）反饋和變頻控制可以優(yōu)化出水質(zhì)量和能源消耗。這種平衡是連續(xù)的過程，污水廠經(jīng)理必須注意，更高的排放質(zhì)量通常意味著更高的能源消耗。達(dá)到質(zhì)量和能量之間的完美平衡是終極目標(biāo)。
3.3維修和更換
作為資金計(jì)劃的一部分，最佳的方法是污水廠定期評(píng)估狀態(tài)、性能和工藝設(shè)備的使用壽命。年久的設(shè)備性能更差，可能維修起來更為昂貴，通常比新設(shè)備能耗高。當(dāng)進(jìn)行能源審計(jì)時(shí)，設(shè)備年齡和運(yùn)行效率是主要考慮因素。評(píng)估預(yù)防性維護(hù)操作可以確保設(shè)備受到適當(dāng)?shù)木S護(hù)，達(dá)到使用要求。3.4生物污泥在提供更高質(zhì)量的生物污泥和隨后的能耗之間，有著顯著的環(huán)保和財(cái)務(wù)權(quán)衡。當(dāng)評(píng)估污泥處置和丟棄選項(xiàng)時(shí)，下面的因素是污水廠需要重點(diǎn)考慮的：· 運(yùn)輸：污水廠和填埋場(chǎng)的距離，運(yùn)送污泥的成本；· 附加成本：處理費(fèi)和可能產(chǎn)生的填埋附加處置費(fèi)；· 收入：污水廠可能從作為土壤添加劑的污泥得到的收入；· 碳排放：填埋污泥比土壤利用會(huì)造成更高的碳排放；· 可持續(xù)發(fā)展：使用生物污泥減少填埋需求和合成肥料需求，可以幫助棕地復(fù)墾和恢復(fù)植被。3.5入滲、入流和泄漏
污水收集系統(tǒng)是污水廠的另一個(gè)節(jié)能機(jī)會(huì)。相當(dāng)數(shù)量的能源浪費(fèi)在處理經(jīng)損壞管道入滲的地下水。同樣，收集系統(tǒng)的裂縫和泄漏增加了污水泵的能耗。努力查找入滲和入流區(qū)域，破裂和泄漏，讓污水廠能直接進(jìn)行修理和更換，會(huì)極大地幫助節(jié)省能源和資金。3.6實(shí)地再生能源
最好的實(shí)踐是尋找機(jī)會(huì)在污水廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)再生能源制造。除了提高能源效率，再生能源是另一個(gè)節(jié)省能耗和資金的有效途徑。所有的再生資源都可以在社區(qū)找到，風(fēng)、太陽能、水、當(dāng)?shù)氐膹U棄物，也許可以被看作是潛在的能量來源。選擇和安裝可再生系統(tǒng)，最大化能源生產(chǎn)。污水廠采用厭氧消化提供了一個(gè)獨(dú)特的現(xiàn)場(chǎng)制造熱能和電能的機(jī)會(huì)，通過收集沼氣作為燃料產(chǎn)生能源。3.7保護(hù)
有效的社區(qū)溝通可以大幅度減少水的使用和污水的產(chǎn)生。可以激勵(lì)社區(qū)成員、商家和企業(yè)減少其用水量。通過打折收費(fèi)提供低流量裝置，進(jìn)行用水審計(jì)，和/或使用倒擋費(fèi)率結(jié)構(gòu)，這樣可以大大減少待處理的污水量，并顯著降低能源使用。通過公共教育計(jì)劃促進(jìn)人們改變行為是促進(jìn)保護(hù)的另一個(gè)重要措施。只要地方水權(quán)允許，最大限度地利用“適合用途”或重復(fù)使用水可視為另一種保護(hù)策略。
表3總結(jié)了可能用于市政污水廠來提高能源效率的策略。
表3 市政污水廠的能源效率策略
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項(xiàng)目 |
節(jié)能關(guān)注點(diǎn) |
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工藝能耗 |
關(guān)注污水廠最大耗能設(shè)備 |
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運(yùn)行控制 |
量身定制運(yùn)行方式，符合季節(jié)性和日內(nèi)變化 |
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質(zhì)量vs能量 |
平衡水質(zhì)目標(biāo)和能耗需求 |
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修復(fù)和更換 |
考慮設(shè)備壽命和能耗，來指導(dǎo)維修和更換 |
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生物污泥 |
權(quán)衡處置能耗和提高生物污泥質(zhì)量 |
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入滲/入流 |
定位入滲/入流，減少處理能耗 |
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泄漏和破裂 |
定位泄漏和破裂，減少泵送能耗 |
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就地再生能源 |
考慮就地再生能源的機(jī)會(huì)，減少外購(gòu)能源 |
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保護(hù) |
教育社區(qū)，少用水以降低污水廠負(fù)載和能耗 |
NREL提供數(shù)百個(gè)有用的工具條目，作為開放能源信息倡議（OpenEI）。OpenEI是允許用戶為了在可再生能源和能源有效性方面共享資源，輸入信息到數(shù)據(jù)庫(kù)里的百科全書。
http://en.openei.org/wiki/Main_Page.NREL通過美國(guó)聯(lián)邦計(jì)劃提供有限的技術(shù)協(xié)助。在這些計(jì)劃中，公司可以申請(qǐng)接受NREL的技術(shù)支持，理解并有效利用能源，利用再生能源技術(shù)：www.nrel.gov/applying_technologies/state_local_activities/technical_assistance.html.
美國(guó)克雷斯特德比特市的研究表明了能源審計(jì)的重要性，讓社區(qū)能源管理人員可以認(rèn)識(shí)和利用污水廠里的節(jié)能機(jī)會(huì)。努力提高能源模式和效率，是所有社區(qū)可采取的最佳做法。通過跟蹤能源的使用，定立基準(zhǔn)，并改善運(yùn)營(yíng)，所有社區(qū)都可以開始努力減少能源的使用，實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約。
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作者：J. Daw and K. Hallett（美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室）；J. DeWolfe and I. Venner，Malcolm Pirnie（ARCADIS水分部）
譯者簡(jiǎn)介：于東，美國(guó)明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市。1995年畢業(yè)于東北財(cái)經(jīng)大學(xué)，基建預(yù)算與投資經(jīng)理管理專業(yè)。1998年至2013年供職于施維英(SCHWING)中國(guó)公司及美國(guó)公司。施維英公司1934年始建于德國(guó)，是世界著名的柱塞泵和污泥料倉(cāng)制造商。2002年，為施維英中國(guó)公司創(chuàng)建了環(huán)境工程部（后因業(yè)務(wù)拓展至工業(yè)，改名為工業(yè)系統(tǒng)部），并一直任負(fù)責(zé)人至離職，期間將施維英環(huán)保設(shè)備應(yīng)用于超過60座中國(guó)的污水廠，另有超過500臺(tái)應(yīng)用于其他工業(yè)系統(tǒng)。施維英公司在2010、2011、2012年連續(xù)被《中國(guó)給水排水》雜志評(píng)為“中國(guó)水工業(yè)十大影響力國(guó)際品牌”。2013年至2016年6月，供職于密爾沃基市附近的美國(guó)普茲邁斯特(Putzmesiter)公司，作為市政工程部總經(jīng)理，負(fù)責(zé)德國(guó)總部在全美市場(chǎng)的環(huán)保業(yè)務(wù)，為美國(guó)普茲邁斯特公司建立了覆蓋美國(guó)大部分地區(qū)的代理商網(wǎng)絡(luò)，并向美國(guó)加州橘郡和密歇根州巴特克里特市提供了7套污泥處理系統(tǒng)。個(gè)人喜好戶外運(yùn)動(dòng)，包括滑雪、漿式?jīng)_浪板和自行車運(yùn)動(dòng)，有趣的經(jīng)歷是曾在明尼蘇達(dá)北部自行車路騎行中兩次遇到本地黑熊。
發(fā)行咨詢：022-27835231投稿郵箱：cnwater@vip.163.com
