摘要:通过调研小流量潜污泵组合后的节能潜力，分析中小规模污水处理工程的工艺特点，提出AAO工艺的优化方案及开发小流量低扬程污水泵的建议，实现中小规模污水处理工程节能目的。

    当今社会高速发展，人民的生活水平不断提高，乡镇地区生活污水、养殖废水、乡镇医院生活污水、中小企业工业废水等中小规模的、分散的污水排放量也随之增加，这不仅加重了水体污染程度，还使水体的营养化加快，进而影响到当地水源地水质。此类污水的污染规模不大，但成分复杂，波动性大，悬浮物浓度较高，并且受到地方社会经济条件的制约。由于AAO工艺具有同步脱氮除磷、水力停留时间短、对水质适应性强、基建和运行费用较低、运行简单等特点，此类污水多采用AAO工艺处理。

    目前，国内外对污水处理能耗以及运行优化研究相对有限，滞后于水质特性相关的机理和应用研究。AAO污水处理系统的能耗较主要是电耗，大部分集中于鼓风机和泵。基于上述情况，现提出一种创新的优化改良方案来针对性的降低运行过程中泵的电耗，在保障污水处理量和尾水达标排放的前提下，降低能耗，同时还可以起到简化运行管理的效果，对我国中小规模污水处理工程的发展具有重要意义。

1AAO污水处理系统耗能设备分析

    污水处理过程的耗能设备有：粗细格栅、污水提升泵、鼓风设备、回流泵、污泥泵、脱水和照明设备等。其中，主要的耗能设备是污水提升泵、回流泵、鼓风机。污水提升泵是污水处理过程预处理单元的主要耗能设备，它与回流泵（包括混合液内回流泵和污泥外回流泵）一样，其能耗与提升的流量和高度关系密切。姚远[1]等人曾统计，污水提升泵站的电耗占整个污水处理过程的15%以上，是污水污水处理过程的能耗大户之一。（相关推荐：干簧管液位计）

    根据上述情况，我们认为AAO污水处理系统中提升泵和回流泵所占能耗部分有一定的降低空间，这对降低污水处理过程的能耗具有重要意义。

2小流量污水泵能耗调查分析

    为了分析AAO污水处理系统的节能潜力，笔者搜集了全国主要潜污泵生产厂家的潜污泵电子样本后，进行了选泵分析。

2.1选泵数据来源及有效样本数量

    来自广泛收集的各省市主要的潜污泵生产厂家所提供的选泵电子样本。经过整理，筛选，选出有效选泵样本数目153个。

2.2主要选泵数据区间

    考虑到中小规模污水处理工程的实际情况，将流量定为Q=0-2000m/d3，扬程定为5-15m。

2.3潜污泵的电耗计算公式

    式中，W：电机实际电耗，kw·h；ρ：污水的密度，本次取1000kg/m3；g：重力加速度，本次取9.81m/s2；Q：潜污泵的实际流量，m3/s。选泵时查得；H：污水泵的实际工作扬程,m，选泵时查得；η1：潜污泵的效率。选泵时查得；η2：电机的效率，选泵时查得；t：潜污泵运行的时间，本次分析按1h算。

2.4对比分析方法

    在符合选泵数据区间的潜污泵电子样本进行选泵，将主要数据如流量，扬程，效率，电机功率等数据统计下来。然后采用式（1）进行计算单位小时的电耗值，由此进行对比，并计算节能比（即节省电耗比率，节省的电耗与未改良的AAO污水处理系统电耗的比值），不同型号泵样本总数115个，

2.5对比分析结果

    （1）对所选样本经对比统计分析知，1台大泵与与其在流量上等效2台小泵相比，有不同程度的节能效果（图1、图2）。

    （2）对所选样本经统计对比分析节能比（节约电耗/原电耗）的分布情况，节能比在10%以上的占总样本数的76%，节能比在30%以上的占总样本数的53%，节能比在50%以上的占总样本数的28%，节能效果较明显（图3）。

    （3）流量扬程分析。通过对样本的定额流量、扬程统计分析知，小流量泵扬程绝大多数都超过5m，针对村镇小规模污水处理要求的污水提升泵扬程4-5m相比，大多数泵会浪费5-10m能量。建议污水泵生产厂家加强小流量、低扬程泵的研发和生产，切实挖掘小规模污水厂节能潜力。

3 AAO工艺优化方案

    结合上述泵调查分析结果，提出一种优化改良后的AAO污水处理系统如图5所示。

    AAO工艺具体优化改良的做法是：以村镇或者医院、屠宰场等为单位铺设污水收集管网，格栅设有污水进水口，截留后的污水自流至污水调节池，调节池降解和沉降后污水重力自流入厌氧池前端，厌氧池末端设置提升泵，污水和回流污泥、自含氧混合液分配槽自流回流的经好氧处理后的含氧混合液（硝化液）三者一起，通过提升泵提升至缺氧池，之后自流进入好氧池，好氧池末端设置含氧混合液分配槽，含氧混合液通过三角堰溢流到含氧混合液分配槽，该分配槽被隔板分成两部分，一部分由含氧混合液分配槽的一端重力流入厌氧池末端提升泵的吸水口处，另一部分由含氧混合液分配槽的另一端重力流入沉淀池，处理后的水自流进入沉淀池，回流污泥由污泥回流泵送至厌氧池始端，剩余污泥定期重力自流排至贮泥池，清水由沉淀池出口自流排放。以此达到使回流液通过重力的方式回流至厌氧池末端，取消混合液回流泵，整个流程中只需要1台提升泵（设置在厌氧池3末端），在一定程度上可降低整个处理过程中泵所占的电耗值，同时可简化设备运行管理。

4结论

    （1）本改良AAO污水处理系统通过调整提升泵在流程中的位置和厌氧池的高度，取消了含氧混合液回流泵，在中小规模污水处理工程中，在不影响出水水质的情况下，可以起到节能的效果，同时减少了一台泵的设置，可以简化设备的运行管理。

    （2）在本次选泵过程中发现，市面上主流潜水排污泵生产厂家多生产高扬程、大流量的潜污泵，而中小规模污水处理工程所需要的多为具有流量小，提升高度（扬程小）的潜污泵，此种潜污泵运用于中小规模污水处理工程将会造成能量大量浪费。建议厂家考虑增加生产低扬程、小流量的潜污泵，从而降低中小规模污水处理过程中的能耗即运行成本，这将会促进中小规模污水处理工程的发展。

    （3）本改良的AAO污水处理系统不仅适用于新建的中小型污水处理设施，同时可以用于旧的污水处理设施的改造，具有很强的实用性和可操作性。可以预见，如果在某个地区大规模推广使用将会带来很好的经济效益，社会效益与社会影响，同时也为同类型污水处理工程优化改造提供示范。

    综之，本改良AAO污水处理系统兼具节能与简化运行管理两大突出特点，在中小规模污水处理工程中有很光明的应用前景。如果得到广泛使用，不仅促进我国中小规模污水处理事业的发展，并且对建设节能型社会具有重大意义。

 

 

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