城镇污水处理厂节能降耗技术研究进展

郭骁玥

【摘要】污水处理厂是改善水环境最直接有效的方式，但是污水处理厂在运行过程中能源消耗大、能效低，需要高额的运行费用支撑，在很大程度上制约了污水处理的步伐。本文在翻阅相关文献后，对一些优秀的经验进行梳理，从污水改良的处理工艺、泵的节能处理、曝气系统的优化、污泥处理技术、污泥的处置和利用等这综合的改良污水处理工艺以及优化污水处理厂的运行和管理两个方面的技术研究进展进行探析，旨在对优化污水处理厂的运行管理，从而降低运行成本。

【关键词】污水处理厂，节能降耗技术，研究进展

随着我国污水处理能力的增加，能耗问题逐渐凸显，如何降低能耗成为污水厂面临的重要问题。随着污水处理理念的持续更新，污水处理技术也在不断升级改造，遂对城镇污水处理厂降耗节能技术的研究进展作具体探讨。

一、我国城镇污水处理现状

早期，污水处理厂面积占用率较大，增加造价和运行费用，因此如何在空间和时间上进行合理的设计，克服传统污水处理工艺流程复杂的弊端，成为了污水处理技术设计的关键因素。

住建部《关于2016年第一季度全国城镇污水处理设施建设和运行情况的通报》显示，到2016年3月底，我国累计建成城镇污水处理厂3910座，污水处理能力达1.67亿m3/日，其中城市建成并运行的污水处理厂共计2210座，污水处理能力为1.37亿m3/日，1574个县城中，有92.4%的县城建有污水处理厂，建成运行的污水处理厂有1700座，污水处理能力为0.20亿m3/日。

二、我国城市污水厂节能降耗研究进展

（一）污水处理工艺改良

1.好氧生物处理技术

在众多的好氧生物处理技术中，工艺的比较、选用及其节能效果往往取决于污水处理厂的规模和出水的标准。能耗最低的当属于生物滤池，生物膜法是兼性生物处理过程，有机污染物的部分降解是在厌氧条件下完成的，降低了生物代谢所需要的氧量，也就降低了电耗（能源）。

2.反硝化除磷技术

由于以NO-2为电子受体进行反硝化除磷，可以与短程硝化相结合，能进一步降低能耗，近年有关以NO-2为电子受体的反硝化除磷研究开始受到关注。但如何通过驯化增强反硝化除磷菌对亚硝酸盐毒性的适应性，提高反硝化除磷的速率并在工程规模上得到应用是国内外研究的重点。以硝酸盐为电子受体的DPR，国外已有报道，但有关常温下的短程硝化、以亚硝酸盐为电子受体的DPR以及与SSND技术相耦合的工艺及其机理方面的研究国内外尚未有报道。

3.高氮消化液短程硝化及厌氧氨化技术

现有的生化处理工艺将污泥消化液回流与原水一并处理，大大增加了污水处理的氮负荷，导致脱氮除磷效率难以提高。对于低C/N的污泥消化液而言，有机碳源的严重缺乏是其脱氮效率无法提高的屏障，而外加有机碳源会大幅度的增加污水脱氮的费用。为了解决上述问题，现已开发出污泥消化液短程硝化与厌氧氨氧化组合脱氮新技术，即首先实现城市污水处理厂消化液中高浓度NH3-N的短程硝化反应，而后再实现ANAMMOX反应，最终实现经济高效的污泥消化液自养脱氮。

（二）泵的节能处理

提升水泵优化与智能控制。提升水泵的优化措施主要包括：改工频泵为部分变频泵作为调速泵；所有提升泵都是变频泵；多级动态液位控制策略的技术。在运行管理过程中应避免频繁启动进水泵，不仅可以节能也能减少对后续处理单元的冲击。当流量计显示水粟瞬时流量明显减少时，为保证处理水量应启动另一台水泵工作。尽量保证污水泵在高水位运行，运行时尽量保持在高效区间内。当污水处理量减少时，可累积污水待夜间进行间断污水处理；当污水处理量充足时，则不宜采用。

（三）曝气系统优化

曝气设备的供氧设计规模越接近平均需氧量，曝气系统的总能效就越高，选择合适的曙气系统规模是曝气系统节能降耗的第一步。随着污水在生物曝气阶段的流动，污水中的污染物质不断降低，采用“渐减曝气”的措施，便可达到良好的节能效果；另外，由于工艺的不同，曝气池池形的不同，池中微生物反应规律也不相同，所以按微生物反应规律来布置曝气扩散装置也会起到节能的效果。选择高效率的曝气设备。曝气方式主要有鼓风曝气和机械曝气两种方式。根据处理工艺的不同，选择合适的曝气方式和动力效率高、氧气利用率或充氧能力高的曝气设备，可达到节能效果。

（四）污泥处理节能技术

目前，污泥的处理是通过浓缩、脱水、消化等技术来有效降低污泥的含水率，经浓缩后污泥含水率通常有97%以上，经机械脱水可以使含水率达到75%左右，便于后续的污泥处置和运输。

（五）污泥的处置和利用

污泥系统节能减排的最终目标是将污泥中的能量尽可能的资源化利用，实现能量最低限度损失，污泥处置节能措施主要有污泥农用、污泥堆肥、作建筑材料等。

1.污泥农用技术

污泥中含有大量的有机物，营养物质以及各种促进植物生长的微量元素如N、P、Fe、Mg、Ca等，能够改善土壤的物理结构，增进土壤的肥力。污泥农用就是利用这些有机成分起到土壤改良剂的作用。但是污水处理厂的污泥堆肥质量需要严格控制，合理施用。

2.污泥堆肥技术

污泥堆肥技術是无害化、减容化、稳定化的一种综合污泥处置技术。污泥堆肥也是污泥农用的延续，其主要思路是在温暖潮湿的环境中利用一些微生物群落进行有机物的分解。污泥处理后被当作肥料用于园艺和农业，但污泥堆肥要求一定的场地，且处理时间较长。

3.污泥作为建筑材料

将处理过后的污泥用做建筑材料也是污泥处置的可行方案之一。这种处置方法不仅投入较少、还有可观的经济回收且不会对环境造成再次污染。污泥可用于制作灰渣水泥、混凝土，污泥砖以及生化纤维板等等。

三、结语

污水处理厂的节能降耗受诸多因素的制约，应该从设计初期工艺选择、设备选型、污泥处理及处置方式等方面多加考虑，以此作为节能降耗的基础，工艺运行过程中，根据本厂水量、水质等实际情况，制定可行的节能降耗措施及相应的奖惩制度，做好设备的维护保养及大修计划，并采取相应措施保证严格落实到位，做到全面控制，严格管理以最大可能实现节约成本，做到了这些，污水处理厂的节能降耗效果才能真正的达到。

参考文献：

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