城市污水处理工艺中环保节能理念的实施分析

李瑞东

（华中科技大学环境科学与工程学院 湖北武汉 430073）

引言

如今能源问题生态环境问题已经成为困扰全球国家的两项重大问题，因此环保节能理念也在逐渐被人们所认可。城市污水处理一直以来有着能耗大、二次污染严重的弊端，因此有必要在其中加强环保节能理念的实施，立足污水处理各个环节，更好的彰显环保节能特点，从根本上提升城市污水处理工艺的质量水平。

1 环保节能理念在城市污水处理工艺中应用的必要性

众所周知，城市污水处理工艺是较为系统复杂的工艺，在实际实施过程中，除了会产生较大的能耗，一旦污水处理不达标，没有将污染物质全面消除，导致污水二次排放，还会对自然环境造成严重的破坏。基于此，有必要立足城市污水处理工艺，加强对环保节能理念的引入与实施分析，采用一些更加先进的污水处理工艺技术，在降低整体污水处理能耗的同时，进一步提升污水处理的质量水平，保障污水排放达到国家规定的标准，充分彰显城市污水处理工艺的节能环保特征，才能推动城市污水处理相关产业实现可持续发展.并能够在此基础上，进一步实现污水资源化利用，实现降低能耗、保护环境的同时，还能够促使其发挥出更大的经济作用价值，才能够达到理想的“低能耗、高收益、优环保”的污水处理目标[1]。

2 城市污水处理工艺中存在的环保节能问题

从城市污水处理工艺发展现状来看，很多地方一直以来均非常重视污水处理“去污”能力的提升，却忽略了环保节能在其中的重要性，导致整个污水处理工艺在具体实施过程中，存在较大的能耗问题，增大了整体污水处理的成本。比如在城市污水曝气处理环节，耗能正呈现持续提升的问题，并且在城市污水处理中，该环节所占的能耗比重也越来越大，一般能够达到城市水处理能耗的50%。如果在实际污水处理中，再应用一些比较特殊的工艺，比如MBR 工艺，曝气能耗还会进一步增加，在原本基础上再次提升20%，这也是为什么城市污水处理成本一直居高不下的原因[2]。除此之外，在环境保护方面，城市污水处理工艺也没有做到位，尤其是在对污泥处置方面，由于污泥之中含有的污染物质较为复杂，很多污染物难以得到有效处理便排放到自然环境之中，从而对自然环境也造成了损害。

3 城市污水处理工艺环保节能降耗措施探讨

3.1 工艺方面的环保节能降耗措施

针对城市污水处理工艺节能降耗的实施，应从以下几方面入手：（1）在污水处理工艺方面，合理进行进水量大小调整，促使污水除磷效果提升，能够起到更好地环保节能降耗效果。（2）在实际实施污水处理工艺的过程中，应确保二沉池污泥不发生上浮问题，在此基础上，再适当降低污回流比，不仅有利于污水处理效果提升，还能够达到环保节能降耗的目的。（3）针对城市污水的处理工艺实践，还应注重加强污泥脱水工作的开展，促使剩余污泥能够及时脱水，防止重新回流到处理系统之中，以免增加污水处理负担。污水处理厂也需要结合自身实际，加强自动控制系统的应用，科学合理设置溶解氧，做好混合液悬浮固体的控制，采用自动控制鼓风机，确保污泥外回流泵稳定运行，从而让整个污水生物处理工序得到更好地优化与调整，达到削减生化需氧量的效果，最终实现环保节能能耗。

3.2 污水处理设备方面的环保节能降耗措施

以水泵设备为例，当水泵扬程出现较大偏差，很容易增大污水处理能耗，不利于节能环保。除了选择新的水泵以外，还可以采用以下集中技术措施，达到环保节能降耗的效果：（1）做好叶轮的更换。通常情况下，一种型号水泵，会有多个叶轮可以适配，不同叶轮的扬程、流量也会有着差异，因此若发现水泵扬程不匹配，可以先向水泵生产厂家进行咨询，寻求是否有更适合工况的叶轮加以代换。这一方法是一种非常经济实用的方法，但在整体效率提升方面效果有限，难以达到水泵运转最佳高效区。（2）加装变频器。对一台水泵而言，扬程与转速通常成正比。因此通过进行变频器的加装，有效降低转速的同时，还能够降低扬程，相当于对泵性能曲线向左平移，即在低扬程、低转速下，实现水泵的高效运行，最终达到环保节能降耗的目的。

3.3 污水处理厂变配电系统的环保节能降耗措施

在城市污水处理厂变配电系统中，通常会设置两台变压器，且两台变压器会同时进行运转，以保证正常安全生产，但由此导致的损耗和浪费就比较大。如果停用一台变压器，一旦正在投入使用的变压器出现问题，则会影响生产运行。因此为了保障污水处理厂正常安全生产，又要起到节能降耗目的。我们可以结合污水处理厂实际用电负荷情况，向供电局提出变更供用电合同，签订补充协议。在协议中，将报装容量费变更为按最大需量收取，这种不改变计量装置，只改变电费变更方式的节能措施，具有以下优势：（1）能够更好地保障污水处理厂生产安全可靠运行。若选择减容，那么不投用的变压器，将被供电局封存。那么正在使用的变压器一旦突发故障，将无法及时投入备用变压器，从而对污水处理厂生产造成严重影响。而按照最大需量进行计费，不投入的变压器，将会处于热备状态，随时可以投入使用。备用和使用变压器定时切换，无需办理手续，均衡使用更能保障正常生产。（2）选择按最大需量进行计费的方式，还能够适应污水处理厂负荷变化，且无需增加额外费用，整体性价比更高。

4 环保节能理念在城市污水处理工艺中的实施分析

4.1 整体设计阶段的环保节能理念实施

城市污水处理工艺的实施离不开污水处理厂的设计，首先，应结合污水处理实际要求，自做好工艺的优化以及设备的合理选型，从而能够从源头上降低能耗，减少污染物的产生。比如要加强噪声污染的治理，优先选择低噪音污水处理仪器设备，或者对污水处理设备做好降噪处理，在进行污水处理厂设计时，针对噪音较大的设备间，需要提升建筑的吸音与隔音性能，做好减震隔声建筑材料应用，避免在处理城市污水时带来新的噪声污染。在除臭方面，主要做好除臭微生物的添加，加强污水臭源的吸附与降解，针对主要的污水构造物，采用秘密加盖方式，防止臭味发散。针对能够产生废气的站房，还应加强排气系统的合理设置，合理布置监测取样位置，在出口处，设置便于采样的平台，从而有效保障污染物处理排放达到环保要求。在设计时，还应立足整体阶段，要求总图布置流畅紧凑，尽量建设管道的迂回转折频率，有利于缩短管道布置长度，降低水头损失。同时还要尽量减少跌水设计，科学准确的计算水头损失。除此之外，对城市污水处理而言，通常需要处理污水的规模比较大，在实际进行设计时，可立足高度层面，尽量减少不同层面的高度差，更有利于节约电能的损耗。

4.2 污水提升泵布置融入环保节能理念

在污水处理厂中，基于不同时间阶段下，污水整体水量也有着一定差异性，因此需要了解污水水量的变化规律，从而以实际水量变化为依据，合理进行提升泵数量的灵活布置，再辅以变频技术，促使泵机实现无级调速，使其能够始终运行在高效区间内，防止提升泵频繁的启动与停止，如此一来，将能够显著降低污水处理的能耗，提高泵机的运转效率。在此基础上，还可以引入计算机控制系统，能够结合实际的进水量大小，来实时控制水泵电动机的运转功率，从而保证水泵电动机始终处于合理的运转状态，有效达到污水处理节能降耗的效果。除此之外，在临近出水井位置做好提升泵房布置，针对每台提升泵，可做好出水管的针对性设置，能够有效减少出水管路止回阀与隔离阀门的使用数量，不仅有利于节省建设投资，还能够降低水头损失，提升泵机扬程，实现节能增效的作用价值。

4.3 污水生化处理阶段实施环保节能理念

对污水生化处理而言，加强曝气量的控制，不仅直接关系污水处理的额效果，同时还直接影响着污水处理能耗的水平。如果曝气量小，将不利于污水处理效果提升；反之，则会增大曝气能耗。同时由于大量曝气，多余的气体还会打碎污泥絮体，同样不利于出水水质提升。因此在实际进行城市污水处理时，只有在出水水质超标的情况下，才会改变曝气量，一般只要出水水质达到排放标准，通常会将曝气量维持在恒定状态。在城市污水处理过程中，当进水负荷变化时，出水指标也会产生较大波动，而进水负荷偏低时，则会造成气量浪费，因此按需曝气则是体现污水处理的节能环保的一大主要途径。

对于当前的污水生化处理单元而言，通常会采用三大污水处理工艺技术，这些工艺技术在实际实践过程中，主要能耗在于曝气量控制，其中对于脱氮除磷工艺以及SBR 工艺技术而言，在具体曝气方式上，通常会选择微孔曝气，在这种曝气方式下，需要由风机提供空气量，因此做好风机选择非常重要。从风机选择方面来看，在当前在一些中小型的污水处理厂中，一般以罗茨风机选择为主，并配置专门的变频器，从而达到节能降耗的目的，同时罗茨风机在实际运转时，通常会产生较大的噪音，因此为防止出现噪声污染，还需要做好专门的隔音处理。而在一些大型污水处理厂中，则可以选择TURPO 风机，这种风机有专门配套的MCP 控制开关柜，同时自身还有着在线监测功能，有利于工作人员实时了解最新的进水量数据信息，并以此为依据，完成对风机导叶开度大小与开启台数的控制，使得曝气量始终在合理的区间范围内，最终达到节能降耗的目的。而对氧化沟污水处理工艺而言，在环保节能理念实施方面，针对曝气的控制，则是机械曝气方式为主，比较常见的有倒伞式曝气器、转刷曝气器等。首先对于前者而言，由于在实际安装过程中，所采用的设备数量通常比较少，因此在实际进行节能降耗措施实施方面，只需要在其中2 台左右的设备之中，做好变频调速器的安装，即可实现变负荷运行，能够结合实际负荷量，实现最优化运行，最终达到节能降耗的目的。对于后者而言，则会采用大量的设备，因此产生的能耗也相对更高，为体现环保节能，需要配置专门的推进器作为混合推流主要设备，推流设备在实际运作过程中，通常所消耗的电能比较低，因此针对水下推流设备，一般不进行变频调速的控制，需要长时间保持开启状态，而对于转刷而言，则需要采用时序控制方式，结合实际的工况，灵活进行制开启台数的控制，并进行空间布置位置的合理调整与布局，从而面对不同的污水进水负荷变化，消耗不同的电能，有效彰显环保节能的特征[3]。

4.4 污泥处理阶段融入环保节能理念实施

污泥处理是城市污水处理的重要组成部分，由于城市污泥来源较为丰富，因此本身污染物质也比较多，实际处理难度较大，为了更好地体现环保节能特点，防止污泥处理产生新的污染，可以采用先进的污泥处理技术工艺，例如生物沥浸污泥干化工艺。该项工艺一是新型的污泥深度脱水生物技术工艺，能够有效改善传统污泥脱水难、污泥固化率低、产量大资源化利用低等弊端，本身有着以下优势，一是能够实现深度脱水，通过生物沥浸处理后，能够促使污泥固化率得到有效提升，由于不需要添加絮凝剂，因此处理成本更低。二是污泥净化效果更好，该工艺能够有效去除重金属，从而防止该污染物对自然环境造成二次污染；三是该项工艺比较卫生无害，能够有效去除污泥产生的恶臭，并消灭99%以上的病原菌。四是能够有效改善污泥的外观，经过生物沥浸污泥干化工艺处理过的污泥，整体呈现无臭的土黄色饼状；五是能够实现污泥处理资源的多样化利用，经过该项工艺处理后的污泥，可以用于焚烧发电，也可以直接作为土壤改良的材料，或者用于水泥熟料生产等多种用途，因此能够产生更高的经济效益。六是该项工艺还能够有效节省脱水药剂费用，在脱水环节，不需要添加额外絮凝剂和干燥剂等，并且生物沥浸污泥干化工艺操作也比较简便，运行环境也比较安全，不会引起二次污染，更好地体现出环保节能特点。

结语

综上所述，城市污水处理是一项较为系统复杂的过程，且在实际处理过程中，经常需要面临能耗高、二次污染严重等问题。因此为了推动城市污水处理实现可持续发展，更好地改善城市环境，有必要在城市污水处理中做好环保节能理念的实施，从而既能有效降低污水处理能耗，还能够改善污水处理水平，保护自然环境，提高城市污水处理资源化利用水平，推动城市污水处理实现更好地发展。