【摘 要】一直以来，我国经济发展沿用“先发展、后治理”的模式，虽然在短时间内拉动了区域经济增长，但是也留下了严重的污染问题。城市和企业排放污水不仅直接导致地下水污染，而且给城市周边地区的农业种植造成了影响。近年来，各级政府和有关部门加强了污水处理的重视程度，但是由于污水处理的基础设施不够健全和完善，治理过程中的成本投入较大，加重了当地政府的经济负担，因此，必须探究污水处理中的节能措施，提高污水处理效率和处理质量。
【关键词】污水处理；节能技术；存在问题；应用分析
污水处理厂在净化污水废水、实现水资源循环利用等方面发挥了重要作用，以往的污水处理厂建设中，建筑企业大多注重污水处理功能的实现、污水处理工艺的先进性，以及工程的投资资金等，但是对于后期污水处理厂的运用维护和综合管理重视不足，因此也导致污水处理过程中存在运营成本过高等问题。文章首先分析了污水处理的耗能形式，随后介绍了处理中的节能技术，最后就如何提升当前污水处理工程系统的节能效果提出了几点建议。
一、污水处理系统中的能耗分析
从资源的需求程度上看，污水处理属于能源消耗密集型工程，根据其消耗能源形式的不同，又可将其分为直接消耗和间接消耗。
直接能耗通常是指在污水处理厂各个设备运行过程中，对于必要动力能源的消耗。现阶段，国内多数污水处理厂的动力来源仍然以煤炭、天然气、燃油为主，同时，随着污水处理厂工作年限的增加，设备会出现不同程度的老化现象，对于动力的需求量增加，但是单位能力所做的功却并没有提升，由此造成严重的能源浪费现象。有实验研究表明，在污水处理的整个流程中，好氧生物处理供养所所耗用的电力约占总供电的30%，其中越有一般以上的电力在设备运作中以机械能和热能形式散失。
间接消耗是指在污水处理厂建设和后期运行使用能源产品所产生的消耗，主要包括：工厂建设过程中由于设计、规划不合理，产生大量的建筑剩余材料，材料闲置、老化、锈蚀，产生资料浪费；为了提升污水处理效率，需要向污水处理池中添加各种化学催化剂（絮凝剂、酸碱溶液等）。
二、污水处理中的节能技术
1、选择高能效的处理工艺
要想确保污水处理工艺的高能效，需要综合考虑多方面影响因素，例如污水水质（轻度污染、中度污染、重度污染）、排放标准、污水水量等，只有具体情况具体分析，才能选取一种最低能耗的处理方式。在上述几种影响因素保持相同的条件下，我们横向对比几种常见污水处理工艺的能耗特点：同条件下，物理污水处理方式的能耗最低，其处理原料大多以净化设备或其他自然净化物质为主，主要适用于初级的污水过滤和杂质沉淀。但是物理污水处理的效果不够理想。厌氧生物处理法能耗略高于物理处理法，但是同条件的污水处理条件下，其处理能力提高了8-10倍。厌氧生物处理法大多用于第二级污水处理，紧接在物理处理工序之后。但是厌氧生物处理有一大特点，就是对于污水量的控制要求严格，如果同一时间段内污水流量过大，那么其污水净化效果将会大打折扣。化学处理法的能耗最高，并且化学制剂（催化剂）大多属于一次性用品，因此产品的损耗率也相当大。但是化学法污水处理的优点在于净化彻底，并且在催化剂作用下反应速率较快，尤其在处理一些工业废水、重金属离子污染水等方面有显著效果。
（1）好氧生物处理技术。根据好氧微生物种类的不同，其污水处理技术的具体要求也存在较大差异，因此，最终的工业选用和节能效果，不仅要考虑污水处理厂的整体规模和企业要求的处理排放标准，还要结合所选用的好氧微生物种类。例如，洗衣粉、洗洁精等生活化学用品大量使用，使得城市排放污水中的氮离子、磷离子超标，很有可能引起水质富营养化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在处理此类污水时，小型污水处理厂可以采用氧化沟工艺处理，确保最终污水处理能够达到排放标准，而在一些大中型污水处理厂，由于单位时间内的污水流量较大，因此可以采用活性污泥法处理。通常情况下，氧化沟工艺中的好氧生物密度更大，因此能耗相对较小。
（2）厌氧生物处理技术。传统的物理污水处理方法，虽然能耗相对较低，但是通常情况下只能用于污水的预处理，其处理后的污水仍然达不到常规排放标准，必须要进行多次处理。厌氧生物处理的主要特点是能耗低，不需要额外添加化学催化剂、处理过程不额外产生废弃物等。目前，厌氧生物处理已经成为国内污水处理厂中应用最为广泛的一种处理技术，尤其适用于处理工业废水和城市生活废水。
2、优化处理系统总体设计
污水处理要想达到排放标准，必须要经过层层处理和多级过滤，尤其是一些工业废水，不仅包含大量的工业残渣，而且废水中成分复杂，因此在设计污水处理系统时，要从宏观层面上进行整体设计，不仅要确保污水处理质量，而且要遵循投资少、效果好、节能性高等原则。总体来说，其设计应当注意做好以下几方面工作：
在条件许可时,污水应一次提升,利用重力自流经过处理构筑物,以避免多次重复提升,节省能耗。合理设计构筑物的进水、出水形式和管道之间的连接形式,减少污水处理流程的水头损失。构筑物和管线的布置应力求紧凑、简洁,避免不必要的拐弯和长距离输送。这样往往可以有效地降低污水处理厂提升扬程,大大降低直接能耗。充分考虑构筑物的特征和构筑物之间的相互关系,合理集中布置某些构筑物,如污泥浓缩池与调节池或初沉池集中。条件许可时,将某些处理单元合建,如中和反应池与沉淀池,反应池与气浮池或滤池,调节池与浓缩池,格栅与沉砂池,以降低土建工程量。减少间接能耗的同时,亦能减少水力输送环节,降低直接能耗。
三、选用高能效的设备与装置
1、污水提升泵
选用流量与扬程尽量达到设计要求的污水提升泵,尽量减少水泵台数,选用高效率的污水泵。例如,液下泵、潜污泵与普通卧式离心泵相比,安装形式简单,没有吸水管与启动辅助设备,直接能耗相同时,间接能耗要低得多;WG/WGF型污水泵在同一工况下比PW型污水泵效率高,另外,水泵机组尽量采用同一泵型,以便维修管理,不同流量大小搭配的水泵,型号尽量一致。对污水提升流量调节时,要避免阀门调节来节省能耗,可采用调速泵或多台定速泵组合调节的形式。当采用水泵调速时,应该选用大机组和台数少的调速水泵。
2、曝气系统
曝气过程是活性污泥法的中心环节,也是污水处理过程中能耗最大的工序。仅从降低能耗的角度考虑,表面曝气的性能要优于穿孔管曝气,微孔扩散器效率高于中气泡、大气泡扩散器。但是表面曝气机械不需要修建鼓风机房,不需设置大量布气管道和曝气器,因此与微孔扩散器相比,表面曝气虽然直接能耗和间接能耗低,但氧的利用率低,在设计中,应综合考虑采用。大中气泡曝气器氧的转移率较低,微孔曝气器氧的转移效率较高,故目前采用微孔曝气器较多。另一个节能的重要措施是对曝气池供氧系统采用自动调节,根据曝气池中的溶解氧浓度由现场PCL自动调节供气量可节省气量10%。鼓风机选用时,小气量、高风压的污水处理厂选用罗茨鼓风机,根据曝气池溶解氧情况调节供风量,以节能降耗。
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论文作者:蒋贵海
论文发表刊物:《低碳地产》2016年7月第14期
论文发表时间:2016/11/8
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