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為滿足資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設需要，近年來我國污水處理領域發(fā)展迅速，各地大量興建的污水處理廠便能夠證明這一認知，基于此，本文簡單分析了AO及AAO污水處理工藝單元運行能耗，并結(jié)合實例詳細論述了AO及AAO污水處理工藝單元節(jié)能運行策略，希望由此能夠為相關業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

AO及AAO污水處理工藝單元運行能耗分析

1.1 AO及AAO污水處理工藝單元組成

1.2.1實例概括

表1為S污水處理廠改造前后的各單元能耗比例，由此可直觀發(fā)現(xiàn)S污水處理廠AAO污水處理工藝單元的能耗點，即進水泵房、曝氣系統(tǒng)、污泥處置，因此節(jié)能運行改造必須重點圍繞進水泵房、曝氣系統(tǒng)、污泥處置環(huán)節(jié)展開。

(1)變頻節(jié)能的污水提升泵。AO及AAO污水處理工藝單元的污水提升泵的耗能較高，這是由于污水提升泵的設計往往僅考慮最 大流量、揚程等最不利因素，水泵揚程偏高、偏離設計揚程等問題往往因此出現(xiàn)，這不僅會大量浪費電能，電機過熱還會直接影響污水提升泵的使用壽命。

因此，本文建議采用變頻節(jié)能的污水提升泵，由此根據(jù)集水池水位、流量變化合理控制泵機轉(zhuǎn)速，即可保證污水提升泵始終處于高效區(qū)。適當提高泵前水位也能夠較好降低污水泵送過程能耗，這一目的可通過提高污水處理廠前端管網(wǎng)蓄水水位實現(xiàn)，在前端管網(wǎng)的蓄水能力支持下，污水泵送過程能耗可實現(xiàn)20%左右的降低。

(2)高 效率新型曝氣設備。曝氣池的能耗在AO及AAO污水處理工藝單元占比較大，因此本文建議引入高 效率新型曝氣設備，如新型曝氣頭、混合曝氣方式等，新型曝氣頭包括淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴、可精 確控制曝氣量的微孔曝氣頭，配合基于月份、季節(jié)、實際的污水處理廠曝氣量動態(tài)調(diào)整，即可有效降低曝氣設備能耗;混合曝氣方式指的是微孔曝氣與機械曝氣的結(jié)合，這種結(jié)合需要將曝氣池分為三個部分，依次為入口缺氧區(qū)、表面曝氣完全混合區(qū)、推流式漸減微孔曝氣區(qū)。

(3)自動控制技術(shù)?；谧詣涌刂萍夹g(shù)的曝氣池供氧系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)同樣可較好服務于AO及AAO污水處理工藝單元的節(jié)能運行，在現(xiàn)場PLC及相關算法的支持下，自動控制技術(shù)可根據(jù)曝氣池溶解氧濃度自動進行供氣量的調(diào)整，污水處理的“因變而變”目標也能夠由此實現(xiàn)，污水處理廠不僅能夠有效降低AO及AAO污水處理工藝單元能耗，其出水水質(zhì)、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益也能夠得到較好保障。

2.1.2探索、應用低碳處理工藝

低碳處理工藝同樣可較好服務于AO及AAO污水處理工藝單元的節(jié)能運行，反硝化除磷工藝、自養(yǎng)脫氮工藝、碳源循環(huán)利用工藝均屬于其中代表，以其中的反硝化除磷工藝為例，該工藝可實現(xiàn)生物脫氮與除磷的合二為一，且多余的COD能夠在該工藝支持下轉(zhuǎn)化為CH4能源，在DPB細菌的支持下，反硝化除磷也能夠由此同步實現(xiàn)，AO及AAO污水處理工藝的污泥回流量、硝化液回流量均可實現(xiàn)有效降低，低碳處理工藝的節(jié)能效果可見一斑。

2.1.3 優(yōu)化AO及AAO工藝控制系統(tǒng)

為實現(xiàn)AO及AAO污水處理工藝單元節(jié)能運行，AO及AAO工藝控制系統(tǒng)的優(yōu)化同樣不容忽視，這一優(yōu)化需圍繞控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、算法等方面展開。該典型結(jié)構(gòu)下控制系統(tǒng)的優(yōu)化需重點關注曝氣池的溶解氧設定值、內(nèi)外回流量、外加碳源投加量、化學除磷藥劑投加量，而為了將這種關注轉(zhuǎn)化為合理高效的控制，遺傳算法的應用必須得到重視。

2.2 實例分析

2.2.1 進水泵房

S污水處理廠進水泵房的能耗控制可通過充分利用前端管網(wǎng)蓄水能力實現(xiàn)，由此減少泵的開啟臺數(shù)，進水泵房的能耗自然可實現(xiàn)有效降低，AAO污水處理工藝的穩(wěn)定性與處理效果也能夠得到較好保障。

S污水處理廠進水泵房由2臺115kW(1用1備)、5臺130kW(3用2備)的潛水排污泵組成，采用交替運行發(fā)那個是，無無變頻控制系統(tǒng)，泵吸水揚程為120kPa。污水處理廠前端管網(wǎng)存在主提升泵站4座，流量總和為19×104m3/d，泵站到污水處理廠最短管道的管徑、長度分別為1.5~2m、5km，污水管網(wǎng)坡度為0.05%，因此可確定污水處理廠到4座泵站管道的蓄水能力至少為15×104m3。

表2為S污水處理廠2016年進水泵房能耗，1、2、9、10、11、12月S污水處理廠進水泵房均開啟3臺130kW的潛水排污泵，其余月份則開啟3臺130kW的潛水排污泵及1臺115kW的潛水排污泵。而通過前端管網(wǎng)蓄水能力利用，可少運行3、4、5、6、7、8月的1臺115kW的潛水排污泵，由此即可實現(xiàn)20%的進水泵噸水耗電量，20%的節(jié)能效果證明了提高泵前水位策略的實踐應用價值。

2.2.2 曝氣系統(tǒng)

S污水處理廠曝氣系統(tǒng)存在鼓風機開啟完全基于運行管理人員經(jīng)驗問題，進、出水水質(zhì)變化未得到關注，這種情況屬于我國各地污水處理廠出現(xiàn)的普遍性問題，因此本文建議通過變頻改造降低曝氣系統(tǒng)能耗，這一改造需通過進水水質(zhì)和水量實現(xiàn)季節(jié)性的曝氣系統(tǒng)控制。結(jié)合S污水廠的進、出水水質(zhì)核算生物池曝氣系統(tǒng)需氧量，即可得出生物池曝氣系統(tǒng)節(jié)能結(jié)果。

2.2.3 污泥處置環(huán)節(jié)

對于正常運行的AAO污水處理工藝系統(tǒng)來說，進水水質(zhì)、進水水量、溶解氧、污泥濃度則屬于其污水處置環(huán)節(jié)的主要工藝參數(shù)?？紤]到進水水質(zhì)、進水水量無法控制，S污水廠采用了控制污泥濃度的節(jié)能運行策略，污泥負荷率為污泥濃度的調(diào)控依據(jù)，S污水廠的污泥負荷率曾長期控制在0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)以下，但由于BOD5的檢測耗時較長，這就使得污泥濃度的指導調(diào)控較為滯后，AAO污水處理工藝單元的能耗因此受到了較為負面影響。最 終，S污水處理廠選擇了污泥的COD負荷率作為曝氣池內(nèi)污泥濃度的控制指標，由此控制剩余污泥排放量、回流污泥比，污泥負荷率因此被控制在0.07~0.1kgCOD/(kgMLSS.d)區(qū)間，曝氣池氧氣供應量在表4的基礎上實現(xiàn)了進一步降低，降低幅度在10%~20%區(qū)間，由此降低的鼓風機能耗必須得到重視。