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干货!不同主工艺的城镇污水处理厂运行成本大PK!

干货!不同主工艺的城镇污水处理厂运行成本大PK!

发布日期:2020-01-02 作者:赵一宁 点击:

摘要:以某些主工艺不同的城镇污水处理厂为例,通过选取水厂的不同生化工艺段和脱泥设备进行成本对比。同时进行全方面运行成本统计,其中包括电费、药剂费、设备日常维护与电气维修。通过运行成本分析对比,对运行的城镇污水处理厂预算管理、节能降耗、精细化管理、科研等方向有实际的指导意义。

关键词:生化工艺 脱泥设备 成本分析

选取具有代表性城镇污水处理厂,在主工艺不同条件下,对进水水质有微小差异的污水处理厂,进行特定的成本分析与对比。对污水处理厂实际产生的费用进行全面分析,其中包含实际产生的电费、药剂费、备电气维护费等。同时根据不同的脱泥设备,产生的主要费用进行对比,其中包括3种常用设备带式脱泥机、板框压滤机、叠螺脱泥机。不同进水水质,同样的脱泥设备产生的费用也会不同,通过全年的数据统计进行对比比较。在实际运行中,对水厂实际运行成本控制具有指导意义。

一、各污水处理厂工艺段成本分析

(一)各个污水处理厂简介

选取5座水厂,生化主工艺不同,但后端深度处理相同,表1是对这5座污水处理厂的水量、水质以及设计工艺的介绍。

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(二)进出水指标

为了解各污水特点,对各个污水处理厂进水水质进行大量的调查研究,2016年进行全年监测以及数据统计,并对各厂实际进水水质、出水水质进行对比,见表2。

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全年各水厂的水质情况相同的水厂进行对比,具有对比不同工艺处理后产生费用的意义。

(三)污水处理工艺的成本对比

通过对每个水厂运行成本的统计与核算,从不同角度进行成本分析,以上5座污水处理厂采取工艺比较成熟,且这5座水厂预处理和深度处理相同。

对城镇污水处理厂主要产生费用的部分,进行成本分析与对比。通过分析,可以对现运行的水厂前期调研提供成本分析参考。

1.单位水量费用

5座污水处理厂全年运行工艺段使用的电费,见表3。其中是我们根据实际运行时,每个水厂的用电量不同,进行统计。

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从表3可知,A水厂,单位水量电费成本低,主要原因是进水水质指标较低,尤其是冬季会有大量取暖循环水的进入。L和P水厂都是氧化沟工艺,在进水水质几乎相同,COD、NH4+-N、SS去除率相当情况下,奥贝尔在实际运行中单位水量电耗要比卡鲁塞尔低,从工艺角度来看,理论上奥贝尔氧化沟外沟及中沟中,氧的转移速率将高于普通氧化沟,这样充氧量可相应减少,这就决定了奥贝尔氧化沟较普通氧化沟更为节能,根据表3和表4计算可知,在实际运行时节省能耗高达30.65%,高于理论值;在与X和Z水厂水质几乎相似的情况下,在运行成本方面,百乐克、CASS工艺吨水电耗大概在0.3元/m³以上。

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2.药剂费

药剂费一般含有PAM、PAC、二氧化氯等药品。药剂费一般包括PAC、乙酸钠、二氧化氯等,通过表5可知,根据水厂进、出水水质情况,药剂费用主要发生TP、TN指标去除,特别是对总氮的去除碳源补充费用较高。根据上表计算去除0.1mg/L的总磷,1m³污水成本增加0.001元,去除1mg/L的总氮,1m³的成本增加0.021~0.025元。从表5中可知,A水厂由于进水指标低,通过生化处理就可以达标,造成药剂费用低。L、P水厂总磷需要药剂去除,总氮可以生化达标,相对比X水厂和Z水厂的药剂费用低;X水厂和Z水厂的总磷去除几乎相似,但是总氮的水质指标高,要求去除的效率高,X水厂要比Z水厂的药剂费用高,通过以上比较,水厂去除TP、TN的药剂费用占总药剂费用80%以上。

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3.设备电气维修

设备电气维修费用包括日常维修保养、人工、设备更换等。

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A、P、Z水厂为新水厂,年限为3年以内,设备电气以维护保养为主,一般设备电气日常维护吨水费用约为0.001元/m³左右、X水厂年限为5年左右,L水厂为年限在7年左右,L水厂的设备维修费单位水量费用高于其他水厂约30%,年限越长设备电气维修费用相对越高,基本呈线性关系。

二、不同脱泥设备成本分析

(一)脱泥设备

一般市政水厂在脱泥系统上使用带式脱泥机、叠螺脱泥机、板框压滤机等设备,以下选取相同水质的不同脱泥设备进行实际运行成本统计,在板框压滤机方面,也有不同水质脱泥成本的对比。

(二)成本分析

1.带式脱泥成本

带式脱泥,污泥含水率在80%左右。以下是P水厂带式脱泥药剂费和电费的情况:用电量:166.75KW,单价0.75元/(KW·h),生产1TDS需要208.44元/t;药剂PAM用量0.0015t,单价18000元/t,折合1tds135元/t,合计344元/tds。

2.板框脱泥成本

板框脱泥机脱出污泥含水率45%左右,以下是L水厂板框脱泥的脱泥费用见表7。

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(1)生活水脱泥费用。

(2)工业水脱泥费用。板框脱泥机脱出污泥含水率45%左右,表8是G工业水厂板框脱泥的脱泥费用情况。

成本分析:工业水进水在脱泥时,FeCl3药剂量使用大幅度增加,可见水质明显影响FeCl3的用药量。

3.叠螺脱泥成本

这是A水厂脱泥的运行情况,使用的叠螺脱泥机的脱泥费用情况见表9。

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(三)成本对比

将上面的数据进行汇总,费用情况见表10。

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带式脱泥在电耗上相对叠螺脱泥设备要高,药剂费用低;在含水率80%的要求下,叠螺脱泥机综合成本相对经济适用。在实际运行过程中,通过对不同水质水厂的板框压滤机(含水率达到50%以下)的用药量和运行电费的统计,在相同脱泥量情况下,产生费用不同。对于工业废水处理(化工制药等水质较复杂难降解废水)产生污泥,脱泥药剂费用约是生活污泥费用2倍多,尤其是FeCl3的药剂费用高。

三、各水厂实际运行总成本对比

奥贝尔氧化沟、A2/O工艺在实际运行中比其他工艺在节能方面表现比较显著。虽然不同规模的水厂,人工成本就会有所差异。但是,百乐克、CASS工艺在耗电的费用占总体约50%左右,所以这两种主工艺上,节能减排方面的研究很重要。百乐克、CASS工艺在脱氮除磷方面去除率低,所以在生化脱氮除磷方面进行研究,减少相应成本。

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四、结论及建议

(一)在实际运行中,电费、药剂费、设备维修费进行对比,具有研究意义。根据每个水厂进、出水水质情况,药剂费用主要发生TP、TN指标去除,特别是对总氮的去除碳源补充费用较高。根据数据计算去除0.1mg/L的总磷,1m³污水成本增加0.001元,去除1mg/L的总氮,1m³的成本增加0.021~0.025元;年限越长设备电气维修费用相对越高,基本呈线性关系。

(二)百乐克、CASS工艺在脱氮除磷方面去除率低,所以在生化脱氮除磷方面进行研究,减少相应成本。

(三)在含水率80%的要求下,叠螺脱泥机综合成本相对经济适用。在实际运行过程中,通过对不同水质水厂的板框压滤机(含水率达到50%以下)的用药量和运行电费的统计,在相同脱泥量情况下,产生费用不同。对于工业废水处理(化工制药等水质较复杂难降解废水)产生污泥,脱泥药剂费用约是生活污泥费用2倍多。

(四)对出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准的污水处理厂节能、科研、成本控制有实际的指导意义。

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