江苏核工业格林水处理有限责任公司 江苏省南京市 211102
摘要：污染和水资源短缺已成为一个全球性问题。在社会工业生产和人们的生产生活中有大量的用水量。中国是一个水资源相对稀缺的国家。大多数城市都面临水污染和水资源短缺的问题。因此，有必要加强水资源的循环利用，提高污水处理的利用率。然而，目前我国城市污水厂的处理技术并不完善，污水处理过程中的能耗也很大。本文主要从城市污水处理厂在处理污水过程中的能耗分析进行入手，阐述了对于城镇污水处理各个环节的节能措施，希望能给相关管理技术人员参考和借鉴。
关键词：污水处理厂；节能降耗；运行措施；探讨
1污水处理厂的能耗分析
城市污水处理厂需要每天处理城市生产和生活中产生的大量污水，并采用各种方法分离污水中的污染物，使排放的水质达到规定的标准，这不仅能有效保护水资源和环境，而且对经济的可持续发展也具有非常重要的意义。
长期以来，我国污水处理厂发展相对缓慢，污水处理厂能耗大的问题没有得到有效关注。近年来，人们的生活水平迅速提高，对水质处理提出了更高的要求。此外，大量污水处理厂已经建成，这也使得污水排放标准更加严格。排放标准的提高进一步加剧了污水处理过程中的能耗，这使得污水处理厂的能耗问题变得越来越重要。目前，我国污水处理厂在污水处理过程中，在污水和污泥升级、生物处理供氧和污泥处理等过程中存在大量的能耗问题。特别是在污水生物处理和污泥处理过程中，能耗所占比例较大，在曝气、污水升级和污泥处理等生化处理阶段也有较大的能耗。由于污水处理厂能耗大、运行成本高的问题，极大地阻碍了城市污水处理厂的建设和发展，因此有必要加大对污水处理工艺和设备能耗和能效的研究，注重新工艺的应用，从而实现污水处理的高效性和低能耗，加快城镇污水处理厂建设，确保水资源环境的安全。
2我国污水处理现状
污水处理是确保我们生活环境卫生和减少污染的必要措施。通过污水处理，可以有效去除污水中的氮、磷、有机物、细菌等有害物质，确保我们的水和土地生态环境安全。自2006年以来，我国污水处理厂的数量呈线性增长。从2009年到2015年，我国城市污水处理厂的数量从1878个增加到3542个。截至2016年底，我国城市和县污水处理厂总数为3552家，其中城市2039座，县城1513座，城市污水日处理能力14910万m3/d，县城污水日处理能力3036万m3/d。污水处理厂的大量建设覆盖了大部分城市生活区。污水处理厂的建设在未来可能会放缓，但污水处理量会继续增长。随着污水处理标准的提高，我们不断改进和创新污水处理工艺，但污水处理工艺是一个高能耗的工艺。据统计，中国污水处理的平均能耗为0.29kWh/m3，2014年国家能源局公布的社会用电量为5523亿kWh。通过核算，污水处理行业的用电量占整个社会用电量危机的0.3 %，改善了水环境保护的要求，时刻提醒着我们要节能降耗，在污水处理过程中如何采取有效策略降低能耗是我们要不断研究的课题。
3城市污水处理厂节能降耗途径
3.1曝气设施节能降耗途径
首先，通过变频器的应用，可以有效地优化交流电机的速度，从而有效地控制风扇的比流量，进而达到节能降耗的目的。其次，溶解氧自动控制系统可以从内部进行选择和应用，以有效控制溶解氧浓度。在污水处理过程中，溶解氧的浓度将直接影响污水处理的效果。通过选择溶解氧自动控制系统，对溶解氧浓度进行科学合理的控制，可以有效减少人工操作的误差，从而达到节能降耗的目的；第三，可通过改善曝气系统，再借助精准的把控办法来使曝气设施实现节能降耗的目的。譬如，可以依据有关部门的帮助，再结合污水处理厂的实际经济状况，制定渐减式的曝气设计预案。如此一来，不仅可以使曝气设备的工作效果实现逐步提升，同时还能使曝气设备达到节能降耗的目的。
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3.2污水提升
污水处理厂的进水位于管网系统的末端，其高程相对较低。因此，有必要用提升泵将污水提升到处理系统中。这个过程消耗更多的能量，是节能降耗的重要节点之一。首先，在污水处理工艺设计阶段，有必要全面调查现有管网系统和整个污水处理工艺设施，尽可能减小待升级污水和处理设施之间的高差，并考虑采用淹没流模式。其次，必须根据污水扬程及其变化特征选择合适的泵及其组合方式。根据管道系统尤其是污水流量的变化特性曲线选择合适的泵，满足泵运行的高效运行效率区间并在高水位条件下运行。再者，注重泵和电机之间的匹配度，强化电机的高效运行。另外，注重管道设计，保障系统结构紧凑与运行流畅，减少弯管和管道长度，降低管道输运系统的阻力和能耗。
3.3药剂消耗的环节节能措施
在污泥消毒或除磷过程中，需要消耗一定量的药物。虽然消耗不是很大，但是节能的空间仍然存在。在污水除磷过程中，可以引入微生物进行生物除磷。这种处理方法不仅不需要添加化学物质，而且除磷后产生的污泥更少。可以选择高效的化学除磷方法，并使用高分子凝结剂来除磷，从而减少了化学品的使用。我们也可以用辐射来消毒污泥，从而取代原来的高温高压方法来节省能源消耗。
3.4创新污水处理技术
技术创新和优化是污水处理厂未来的主要发展方向。污水处理技术的研究基于低能耗、良好效果和高自动化水平，因此技术开发和创新至关重要。除了优化传统污水处理工艺，还需要引进相关领域的先进科学技术，如超导磁分离技术、电催化氧化技术、二氧化钛光催化氧化技术、超临界水氧化( SCWO )技术等。这些新技术在污水处理效果和节能方面表现突出，值得在今后的污水处理厂建设中积极推广应用，配合传统的生物处理工艺使用，必然会大大的提升污水处理厂的环保节能水平。
3.5选择设备和装置
3.5.1污水输送泵
污水处理厂的污水泵是一个巨大的电力消耗者。我们选择的污水泵的流量和扬程要求不高。这是必要和充分的。在各种泵中，潜水泵和潜水泵是优选的。与普通离心卧式泵相比，它具有安装形式简单、无吸管和启动辅助设备、间接能耗低的优点。
3.5.2选用和布置曝气器
在污水处理过程中，曝气系统中的鼓风机也是一个很大的能耗，占整个处理过程能耗的40 ~ 50 %。重视曝气系统的节能是节能降耗的重点。在曝气中，有鼓风曝气和机械曝气。鼓风曝气优于机械曝气，不仅能实现曝气，还能起到混合搅拌的作用。当设置曝气器时，在稀疏之前，曝气器应该是致密的，以充分降解有机物，避免浪费能量。
3.5.3选用鼓风机
小風量、高风压的特点属于罗茨风机，离心风机和它相反，大风量、低风压，污水处理厂可根据自己水厂特点来选择。天津纪庄子污水厂技术改造中：单级离心风机比多级低速离心风机节能，而且效率能提高20%左右。
结语
通过简要分析我国污水处理厂的建设现状以及污水处理能耗分布情况，可以看到我国当前的污水处理能耗还是比较高的，存在着很大的节能改造空间，就污水处理过程内部环节来说，控制好水泵、曝气、污泥处理三个重要部分的能耗，对于污水处理全过程来说降耗节能的效果比较显著，是我们在节能工作中需要注意的重点，另外还要加强节能管理，引进新技术新工艺新设备，为节能降耗添加助力。
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论文作者:陆晓艳,广红丽
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
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