王思佳

摘 要：污水净化的过程是一个能源消耗过程，主要包括两个方面：污水所含的内能消耗和外加能量消耗。内能主要是指污水中各种污染物所含有的能量，其能量水平随着污染物的降解沿着污水处理流程下降。而外加能量是污水处理正常运行的必要条件，其中包括间接能耗与直接能耗。通过对污水泵进行变频调速改造及污水处理工艺优化，实现了污水处理的降耗节能。

关键词：污水净化;变频调速;污水处理;工艺优化

直接能耗是指污水处理运行工艺中外界供给的电能等，如用于污水提升、预处理、一级处理、二级处理、污水过滤、污泥脱水、污泥外运等所消耗的能量;间接能耗为生产用于污水处理的消耗性材料的能量，如配制各类药剂、仪表风等。在污水处理的过程中，污水提升、二级处理、污泥脱水及外运几个工段的能耗约占全部能耗的 90%以上，能耗过高除了会造成污水处理成本过高外，还涉及到能源资源的可持续利用，以及能源生产过程所产生的环境污染问题。如何以较少的能源消耗取得较大的环境效益、生产效益，不仅能够降低污水的处理费用，而且更是建设资源节约型社会、坚持人与自然和谐观念、实现可持续发展的必然要求。本文结合污水站运行实例，就污水处理节能降耗的技术措施进行了探讨。

1 污水提升泵的变频节能

在油田生产中，现场所选的各种泵的额定排量往往大于实际需要排量，出现大马拉小车现象。调整转速是改变各类泵运转效率的技术措施之一。在诸多调速系统中，因变频调速无能量损失、效率高等特点，被认为是交流电机调速的主流技术。其中，380 V 变频器制造技术已經相当成熟，质量稳定，价格比较低，且电动机可以旁路运行，可以应用于各类泵的节能改造。变频调速器，它是通过改变电机电源频率实现改变电机转速。电机带动泵运行，电动机转速降低，对于柱塞泵来说，就是降低了柱塞的运行频率，减小了泵的实际排量;对于离心泵来说，降低了叶轮转速，同样降低了泵的排量。因此，可以通过调节变频器的输出频率，达到控制排量的目的，保证管压恒定。泵的排量降低了，电动机的负荷也就随之减小，电机输出功率随之减小，这样电机的效率可以有很大提高，电机损耗及电机输出功率得到有效减小，达到节能的目的。以污水站为例，通常情况下1 台工作，最大流量时2台工作，1台备用。当水量变化较大时，势必造成水泵的频繁开、停及进入后续工段的水量突变，这必然降低水泵的使用寿命，使水泵工作效率下降，电耗升高。

根据其罐液位的变化规律和上下游工艺处理需要，污水站对其污水提升泵进行了变频节

能改造。经过近几年的运行，不仅实现了出水量的持续稳定，而且还取得了一定的节能效果，

2 污的污水处理工艺优化节能

2.1 现有工艺流程及存在问题

近年随着污水处理量的增加和水质标准的提高，污水站虽经工艺改造，但现有流程和设备仍然能耗偏高且处理方式已不能满足生产要求。而目前国内外含油污水处理工艺主要分为除油和过滤两级处理。并根据注水地层的地质特性，确定处理深度标准、选择净化工艺和设备。对渗透性好的地层，一般污水经除油和一级过滤后即进行回注;而对低渗透地层，则要进行二级或三级过滤。原来污水站的工艺流程是采用重力沉降两段式（沉降—过滤）处理流程。净水pH调整剂絮凝剂 混凝剂 杀菌剂混合罐联来水掺入清水 沉降罐沉降池提升泵 压力滤罐净化水（a）为了解决一级沉降效果差、不能满足滤罐进口水质要求等问题，污水站曾进行小规模改造，将原事故池临时改造为沉降池。沉降池结构不能满足滤前水指标要求，给过滤系统运行造成很大压力，无法实现净化水水质达标，维持运行也面临着大规模改造问题。而且开式事故池由于大面积蒸发、池体泄漏等原因，造成油区环境污染。由于沉降分离过程长，效果差，处理效率低，排污困难，需定期对沉降池进行清污，清污期间影响污水的正常处理。（b）压力滤罐是污水处理的最后一道关口，直接关系到水质能否达标。过滤罐原处理量已超过设计水量，滤罐超负荷运行。由于滤料为单滤料石英砂，滤罐运行一段时间后，滤层自然形成粒径上小下大的分布状态，滤层有效过滤深度仅集中在滤层表面，随着滤层的加深，悬浮物去除率呈指数下降，过滤效率很低，过滤精度也无法达到A2级指标要求。（c）全站自动化程度低。在生产运行中，每座压力滤罐反冲洗操作每 8 h 左右进行一次才能保证滤料及时再生，保证过滤效果，因此滤罐操作阀启闭十分频繁，手动开关闸阀每次需90 s，操作时间长，工作量大。

2.2 改造后工艺流程及特点

针对以上存在的问题和考虑到文东油田的地质特性，以既改进工艺技术，提高设备处理效率，又提高工艺自动化水平改造设计指导思想，对污水站的处理工艺进行了改造。将工艺流程更改为联合站来水进入斜板收油罐进行收油，出水经泵提升进入混凝反应器，处理药剂在混凝反应器中投加，出水靠余压进入一次沉降罐，出水靠液位差自流进入二次沉降罐，出水再靠压差自流进入缓冲罐，经泵加压后进入一级压力滤罐，出水靠余压进入新建二级深度过滤罐，至此完成含油污水处理过程。净化水靠余压进入注水罐。（a）新建斜板沉降罐作为一级沉降，将原有斜管沉降罐作为二级沉降，依靠重力分离作用，利用油、水、悬浮物三项密度差，在一定的停留时间内将部分浮油和大部分颗粒固体悬浮物除去，并在罐底设自动吸泥器强化排泥。充分利用联合站三相分离器放水所余压头，直接进入收油罐，减少一级提升，

收油罐出水及加压泵均采用变频控制及液位控制，根据来水水量对泵转速进行调节，避免水量波动时泵在低效区运行。（b）为满足特低渗油藏注水水质指标要求，保证处理后净化水质达到A2 级处理要求，在一级过滤后，增加二级深度过滤。深度过滤器采用改性纤维球过滤器。与常规滤料相比，纤维球滤料具有滤速高，截污量大、污水处理效果好的优点，可有效缩短污水处理工艺流程。因此两级过滤采用一次提升，出水余压可直接进入注水罐，充分利用泵能，减少提升次数。（c）过滤反洗采用 PLC 程控器控制，由 PLC 按程序设定好的操作顺序，依次实现过滤罐阀门的开启和关闭，实现反冲洗自动化。自动开关气动蝶阀仅需10～20 s，缩短了操作时间及反洗泵的运行时间近 1 h/次。d）在来水管路安装流量计量仪表，将来水信息传递给计算机控制系统，由计算机将处理后信息反馈给变频调速器，由变频调速器控制加药泵流量，从而实现对水质pH值的控制。这套自控系统现场使用方便，质量可靠，操作简便，能够准确控制水质pH值，合理加药，实现了加药工艺自动化。污

3 结语

根据污水处理厂进水水质、水量的变化，采用变频技术自动改变污水站内离心泵的转速能够降低污水处理的直接能耗。污水站运行实例表明，采用这项技术措施可以降低污水处理成本20%左右。利用新技术、新工艺对污水处理工艺进行改进，可从药耗、运行费用等方面降低污水处理的成本。

参考文献：

[1]浅谈石化企业循环冷却水系统节能降耗途径[J]. 江柳.  当代化工研究. 2018（02）

[2]炼油厂循环冷却水系统节能降耗途径探讨[J]. 赵利生，徐乐.  石化技术. 2017（02）

[3]污水处理中节能环保技术的应用探讨[J]. 杨静.  同行. 2016（10）