曝气能源提供了节省的机会

污水处理设施的曝气系统提供了显著的、具有成本效益的节能机会。曝气——将空气引入废水流以支持厌氧细菌和混合——是北美大多数废水处理设施的关键功能。曝气占废水处理设施总能耗的25% - 60%，在整个部门的运营预算中占重要比例。

曝气系统也可能是一个富有成本效益的能源节约来源。储蓄机会从大型和资本密集型到运营和低成本型。下面的两个简短案例研究说明了每种类型的机会。无论规模大小，州和地方能效计划都有资源支持曝气系统改进和其他节省废水设施能源的经济高效升级。要了解更多有关您所在地区水和废水设施效率计划资源的信息，请联系您的电力和天然气供应商。

多为少

2008年，华盛顿州东北部的能源效率项目主管斯诺霍米什公用事业区(Snohomish Public Utility District)协助一个需要增加曝气系统容量的废水处理设施，并对能源效率感兴趣。该设施为大约2万人口的社区提供服务，平均每日流量约为50万加仑。在项目进行时，该设施使用并行的85马力刷转子来混合和曝气池中的废水。

效率项目的工程师帮助污水设施分析了处理能力、能源性能和维护成本的三种升级方案，并比较了所有三种系统的初始成本和生命周期成本。考虑的方案包括(1)增加第三个电刷转子，(2)用正位移鼓风机、控制装置和曝气池中的细气泡扩散器替换现有的电刷转子，(3)用高速、无齿轮的“涡轮”鼓风机、集成溶解氧控制装置和细气泡扩散器替换电刷转子。

第一个方案增加第三个电刷转子的初始成本最低，但由于能源和维护成本较高，因此被排除在外，与方案二和方案三相比，这将导致更高的总成本。废水处理设施最终选择了方案三，高速鼓风机和细气泡扩散器，其年能源和维护成本最低。

与机械曝气机或正排量多级离心式鼓风机相比，高速鼓风机可显著提高效率。他们通过使用高效永磁电机和无摩擦磁性或翼型轴承设计来实现这一点，从而提高机组的机械效率。安装在华盛顿废水处理厂的鼓风机还包括集成溶解氧传感器和变速驱动器，该驱动器可调节鼓风机的速度，以维持废水流中规定的氧浓度。与机械混合相比，安装在曝气池底部的细气泡扩散器通过在整个曝气池中更均匀地分布空气，并提高整体氧传递效率，从而提供了额外的效率改进。

该项目满足了污水处理厂扩大曝气能力的需求，同时减少了曝气系统61%的能耗，每年节省了1.6万美元的能源成本，并额外节省了500美元的维护费用。能效项目提供了39000美元的项目激励，以抵消高效率设备的较高初始成本。

小气泡

废水处理系统利用生物过程去除污染物。大多数生物过程需要氧气，氧气通过空气压缩机、分配管、阀门和扩散器系统提供。随着时间的推移，扩散器会被污染，降低氧气传输效率，并增加支持该过程所需的空气量。

曝气能量是大多数污水处理厂最大的非人工运行成本。曝气氧气以气泡的形式简单地添加到废水中，以帮助清洁水的细菌保持活力。泡沫越小，系统越好。

在明尼苏达州圣保罗的大都会污水处理厂，能源基准表明发生了严重的扩散器污染。该工厂的电力公司Xcel Energy资助了一项研究，以评估各种清洁技术以及对扩散器性能的影响。根据研究结果，推荐并采用化学和高压清洗方法相结合的方法，有效地将扩散器恢复到类似的新状态。

该解决方案使更小的轮廓气泡，允许优化的氧气转移。这种有效的转移转化为对气流的需求减少。换句话说，产生气泡的鼓风机不需要那么努力工作。此外，清洁扩压器具有更低的压降，这进一步减少所需的鼓风机功率。

扩散器清洁项目将所需气流减少了48000 scfm，从而节省了1100万千瓦时的能源，约占曝气能源使用的22%。内部工作人员完成了清洁工作以进一步降低成本，该项目仅在三个月内就节约了能源。

结论

上述简短的案例研究表明，污水处理厂内的曝气系统可以节约大量成本效益高的能源，由当地公用事业公司管理的能效计划可以帮助确定、量化和实施这些节能项目。作者鼓励水和废水设施经理联系他们的电力和天然气供应商，询问您所在地区水和废水设施的可用效率计划资源。

CEE是一个由来自美国和加拿大的效率项目管理者组成的联合体，他们共同致力于提高公共利益效率的共同方法。欲了解更多信息，请访问www.cee1.org．CEE感谢以下人员和组织在编写本文时提供的帮助。

Larry Rogacki和明尼苏达州圣保罗大都会污水处理厂的员工

吉姆·康兰，斯诺霍米什公共事业区

艾琳·马瑟，Xcel能源公司

皮特·文克，Xcel能源公司的

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