离心铸造自动控制系统的应用于污水处理节能

　　离心机的工作原理及结构示意图： 本机由转筒、螺旋推料器，差速器及动力、机架主要部分组成。 转筒、螺旋推料器同向高速旋转，转筒、螺旋推料器在差速器作用下速差为 10-30 转/分。分离原液经进料 口进入高速转动的转筒内，在离心力的作用下液体中质量大的悬浮物迅速地向筒壁积聚。已分离的滤液由 水层内圈之出

　　离心机的工作原理及结构示意图： 本机由转筒、螺旋推料器，差速器及动力、机架主要部分组成。 转筒、螺旋推料器同向高速旋转，转筒、离心铸造螺旋推料器在差速器作用下速差为 10-30 转/分。分离原液经进料 口进入高速转动的转筒内，在离心力的作用下液体中质量大的悬浮物迅速地向筒壁积聚。已分离的滤液由 水层内圈之出水孔经出液口排出。沉渣由螺旋推料器推送到转筒的圆锥端经出渣口排出。 污水处理工艺流程是用于某种污水处理的工艺方法的组合。 通常根据污水的水质和水量， 回收的经济 价值，排放标准及其他社会、经济条件，经过分析和比较，必要时，还需要进行试验研究，决定所采用的 处理流程。一般原则是：改革工艺，减少污染，回收利用，综合防治，技术先进，经济合理等。在流程选 择时应注重整体，离心铸造而不只是追求某一环节的。 现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经 过一级处理的污水，BOD 一般可去除 30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理， 主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD， COD 物质)， 去除率可达 90%以上， 使有机污染物达到排放标准。 三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有 生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂 水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)，初沉池的出水进入生物处理设，有活性 污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、 生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过排放或者进 入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性 炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设，一部分进 入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设后，污泥被后利用。 以上是污水处理处理工艺的基本流程，流程图见下页图一。 二．各个处理构筑物的能耗分析 1．污水提升泵房 进入污水处理的污水经过粗格删进入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池。水泵运行要消 耗大量的能量，占污水运行总能耗相当大的比例，这与污水流量和要提升的扬程有关。 2．沉砂池 沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站前、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。常用的沉砂池有 平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。 沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，以及曝气沉砂池的曝气系统，多尔沉砂池和钟式沉 砂池的动力系统。 3．初次沉淀池 初次沉淀池是一级污水处理的主题处理构筑物，或作为二级污水处理的预处理构筑物设在生物处理构 筑物的前面。处理的对象是 SS 和部分 BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其 BOD5 负荷。 初沉池包括平流沉淀池，辐流沉淀池和竖流沉淀池。 初沉池的主要能耗设是排泥装置，比如链带式刮泥机，刮泥撇渣机，吸泥泵等，但由于排泥周期的影响， 初沉池的能耗是比较低的。 图一城市污水处理典型流程 4．生物处理构筑物 污水生物处理单元过程耗能量要占污水直接能耗相当大的比例，它和污泥处理的单元过程耗能量之和占 污水直接能耗的 60%以上。活性污泥法的曝气系统的曝气要消耗大量的电能，其基本上是联系运行的， 且功率较大，否则达不到较好的曝气效果，处理效果也不好。氧化沟处理工艺安装的曝气机也是能耗很大 的设。生物膜法处理设和活性污泥法相比能耗较低，但目前应用较少，是以后需要大力推广的处理工 艺。 5．二次沉淀池 二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比较低。 6．污泥处理 污泥处理工艺中的浓缩池，污泥脱水，干燥都要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的， 这些设的电耗功率都很大。 三．针对各个处理构筑物的节能途径 1．污水提升泵房 污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵，让水泵工作在高 效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率 N 也是有效的办法，定期对水 泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。 2．沉砂池 采用平流沉砂，避免采用需要动力设的沉砂池，如平流沉砂池。采用重力排砂，避免使用机械排砂，这 些措施都可大大节省能耗。 3．初次沉淀池 初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。 4．生物处理构筑物 国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大部分的能量消耗是发 生在电机这类单一的设上,因而节能应从提高全功率因数、 选择高效机电设及减少高峰用电要求等方 面入手。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能,也包括解决运转的工艺问题,还包括污水产物 中的能量回收(Energy Recovery)。 曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设的改造和革新。新型的曝气设 虽然层出不穷,但目前仍然可划分为 2 类:第 1 种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气 传递进水溶液的方法,第 2 种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。微孔曝气，曝气扩散 头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。在传统活性污泥处理曝气池中辟出前端厌氧区, 用淹没式搅拌器混合的节能、生物除磷方案。这一简单的改造可以节省近 20%的曝气能耗,如果算上混合 用能,节能也达到 12%。自动控制系统的应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧存在浓度 梯度，既减少了能耗，又可以改善处理效果，减少污泥量。 生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。 5．二次沉淀池 二次沉淀池中对排泥设的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。 6．污泥处理 污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程 早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径:一是污泥厌氧消化气利 用,一是污泥焚烧热的利用。 消化气性质稳定、易于贮存,它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能,废热还可回收于消化污泥加 热。因此利用消化气能解决污水不同程度的能量自给问题。林荣忱等人比较了沼气发电机和燃料电池两 种利用形式,认为燃料电池能量利用率高,具有很好的发展前途。对消化气的化利用是提高能效的主要 方式。 沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例,是大型污水处理的沼气综合利用的可行 途径。 另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理旁,将固废与污水污泥一起焚烧,获得的电 能用于处理的运转。 城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步。由于污水处理能量平衡分析方法研 究的欠缺,节能措施的制订和实施常常超前。 而多数节能途径和手段常常由处理的操作管理人员结合各处 理设施实际情况提出,具有经验性和个别性,不一定能适用于其他污水甚至是工艺相似的污水;另一方 面,从广义上说,污水处理学科领域的技术创新、新材料和新设的使用都蕴涵着节能增效的潜力,因而节能 的途径和手段往往是很宽泛的。 四．结论 污水处理是能源密集(energy intensity)型的综合技术。一段时期以来,能耗大、运行费用高一定程度上阻 碍了我国城市污水处理的建设,建成的一些处理也因能耗原因处于停产和半停产状态。 在今后相当长的 一段时期内,能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决耗污水的能耗问题，合理进行能源分配，已 经成为决定污水处理运行效益好坏的关键因素。离心铸造能耗是否较低，也是未来新的污水处理可行性分析的 决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理，必将是未来污水处理设计和 运行的必由之路。
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