新型污水处理设备对污水处理厂运营效能的分析

(2)沉砂池

沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵房前、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损;也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。沉砂池可分为平流式、竖流式、曝气沉砂式、旋流式沉砂池。安达市污水处理厂选用的是旋流沉砂池，旋流沉砂池是利用水力旋流，使泥砂和有机物分开，加速砂粒的沉淀，以达到除砂的目的，这种池型基建和运行费用低，除砂效果好[3]。沉砂池的能耗主要是砂水分离器和吸砂机。安达市污水处理厂沉砂池采用旋流沉砂池除砂机，将沉降在池底的砂等较大的颗粒和污水混合液提升至砂水分离器分离。这种除砂机功率小，噪音低，分离效果好。

(3)初沉池

初沉池是二级污水处理厂设在生物处理构筑物前面的预处理构筑物。处理对象是悬浮物SS和部分BOD5，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷，保证生物处理构筑物的功能正常发挥。初沉池包括平流沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。初沉池主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机、刮泥撇渣机、吸泥泵等，安达市污水处理厂的初沉池采用中心传动刮泥机，这种刮泥机采用中心传动，平台固定支墩式。比传统结构简单，重量减轻，运行费用节省，维护管理方便。采用静水压力排泥，降低能耗。

(4)改良型A2/O工艺

安达污水处理厂采用低能耗的改良型A2/O工艺，是对传统A2/O法工艺的改进，其构造是在A2/O工艺的基础上把厌氧区和缺氧区倒置，缺氧区移至厌氧区之前。该工艺是脱氮除磷工艺，在缺氧、厌氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀。有利于泥水分离。同时这种工艺也克服了传统A2/O工艺的缺点，如传统A2/O工艺的回流活性污泥(外回流)直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量的硝酸盐回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果，改良的A2/O工艺回流活性污泥(内回流)直接回流至缺氧池，这样就不会破坏厌氧环境。改良的A2/O工艺流程如图

图3 改良型A2/O工艺流程图

改良型A2/O工艺节能降耗关键技术是：

① 合理控制曝气量：生化处理单元分两组设计，每组2个缺氧区，2个缺氧/好氧过渡区，好氧区分3个廊道，在设计时曝气管 按生物生长及生化反应各阶段需氧量的规律布置，合理分配供氧量。鼓风机通过总管向每个生化处理单元供气，不同的处理单元在相同时刻的需气量有所不同，同一个处理单元在不同时刻的需气量也会变化。所以合理调节部同阀门之间的开度组合，既可以满足不同生化处理单元的曝气强度需要，同时又使得调节造成的压力损失最小，使鼓风机能耗最低。

② 采用高效的曝气装置：安达市污水处理厂采用微孔曝气器，可以减小气泡尺寸增加表面积，提高氧的利用率，因而转移速度高，节约风量，可节省近20%的曝气能耗。

③ 合理控制进水比例：改良A2/O工艺有多种运行方式，根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮除磷所需的碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，以保证反硝化和除磷效果。例如：把常规脱氮除磷系统的厌氧、缺氧环境倒置过来，同时取消内回流，控制厌氧、缺氧区合理的进水比例，可得到更好的脱氮除磷效果，同时节省大量的电能。在一定范围内，厌氧环境的HRT越大，厌氧程度越充分，聚磷菌的吸磷动力越强。缺氧区位于厌氧区之前，硝酸盐在这里消耗殆尽，厌氧区ORP较低，有利于微生物形成更强的吸磷动力;微生物厌氧释磷后直接进入生化效率高的好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分利用;系统也有较好的脱氮能力。

④ 采用高效的搅拌设备：安达市污水处理厂采用低速推流器对生化池的污水进行搅拌和推流，低速推流器水力性能好，搅拌混合充分，不会出现死角。叶片在污水介质中性能稳定，耐磨性好。推流器能耗较低。

(5)二次沉淀池

二次沉淀池的作用是泥水分离，使混合液澄清、污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物池。二沉池的处理对象是活性污泥混合液，它具有浓度高(2000~4000mg/L)、有絮凝性、质轻、沉速较慢等特点。二次沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式等，安达市污水处理厂采用中心进水周边出水的辐流式二沉池，池子设有刮渣挡板，出水排泥等装置，其面积也较大。分离出来的污泥还要用污泥泵输送道污泥泵房。二次沉淀池的能耗主要是刮吸泥设备。安达市污水处理厂二沉池采用垂架式中心传动刮吸泥机，此种刮泥机结构简单，重量较轻;排泥采用静水压力排泥法，降低能耗。

此外，还可以通过采用新型的节能泵，合理调整设备参数，提高泵的运行效率。选择水泵的运行台数分等途径实现节能。安达市污水处理厂选用轴流泵用于污泥回流，这种水泵机组在额定转速、设计扬程工况时，其流量满足设计流量要求，在平均扬程下，水泵在高效区工作，在最高扬程和最低扬程时能安全稳定运行。该潜水轴流泵机组在设计中采用我公司独有的最新潜水电泵设计软件(CFD)计算机三维流体流场动力学技术进行水力模型分析计算，原型泵和模型泵之间，严格遵守水力性能相似原则。该水泵机组电动机定子冲片采用武钢50W310的低损耗、高导磁、无取向、平整度好的冷轧硅钢板，控制电机的低磁密，采用一落二高速冲槽工艺，确保槽形整齐度，定子铁心线为内压装，冲片在机壳中叠压，铁心两端通过齿压板、压圈压紧并固定，保证铁心叠压质量，叠压系数控制在0.95以上，以提高电机的效率、功率因数，达到节能的目的。

4.再生水处理工艺主要构筑物及设备节能分析

(1)混凝-沉淀工艺

混凝-沉淀是通过向废水中投加化学药剂-混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒沉淀，得以与水分离，使废水得到净化。

混凝沉淀工艺节能关键在于选择合适的搅拌机，混凝分为两个阶段：第一个阶段为混合阶段;第二个阶段为反应阶段。混合阶段为了让药剂快速溶解，选用转速快，搅拌强度大的折桨式搅拌机;反应阶段药剂吸附悬浮微粒，絮体慢慢变大，重力增大，最终沉淀下来，为了不破坏絮体，选择搅拌速度慢、搅拌强度低的框式搅拌机。安达市污水处理厂选择桨式搅拌机用于混凝工艺混合阶段，选择框式搅拌机以及旋流搅拌机用于混凝工艺的反应阶段。正确选用搅拌机不仅增强能够处理效果而且对于节能降耗也具有明显的意义。

(2)斜管沉淀池

斜管沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池中加设斜管，以提高沉淀效率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效果高，停留时间短，占地面积少等优点。斜管沉淀池主要能耗是刮吸泥机的能耗，安达市污水处理厂斜管沉淀池采用中心传动栅耙刮泥机，这种刮泥机相比以前设计的刮泥机结构简单，重量较轻，排泥采用静水压力排泥，降低能耗。

(3)污泥浓缩脱水

污泥浓缩池用于去除污泥颗粒间的间隙水，以减少污泥体积，为后续的污泥处理提供便利条件。污泥浓缩池能耗的主要是刮泥机的能耗。安达市污水处理厂采用重力污泥浓缩池，这种污泥浓缩池靠重力压缩沉淀，排泥方式是采用静水压力排泥，节省能耗。浓缩池选用带搅动栅的刮泥机，此种刮泥机不仅具有刮泥的功能还具有搅拌污泥的功能，这样就可以不必使用搅拌机，在一定程度上也起到节省能耗的作用。

4.结论

随着全球能源危机进一步加剧，节能降耗已是一项刻不容缓的工作，作为高能行业之一的污水处理行业也要积极寻求节能降耗的道路，污水处理厂的节能降耗是一项综合性的工作，涉及到工艺，设备，电气及自动化控制等多个环节。所以今后污水处理厂不仅要从工艺设计，设备选型，运行管理，日常维护等方面挖掘最大的节能潜力，还要积极研发新型工艺新型设备，发挥高能效，符合国家的产业政策和低碳经济。