城市污水处理厂节能降耗管理研究与评价

周海姣

（山东磊金市政工程有限公司，山东 聊城 252000）

引言

为了有效控制能源与药剂成本，城市污水处理厂应在工艺和设备选型设计中充分考虑节能降耗和可持续发展理念；应做到全流程管理，充分利用原水碳源，挖掘生物脱氮除磷潜能，实现最佳的运行状态，让设备和工艺运行参数达到最优，实现出水稳定达标，保证能耗和药耗最低；药剂投加方面，应尽量选用资源可再生、环境影响小、不造成二次污染的药剂原材料，并通过工艺优化和自动化精确控制等手段降低药剂原材料投入，减少资源浪费；同时建立节能降耗评价体系，定期对节能降耗状态进行评价，通过绩效评价促进节能降耗技术发展，降低生产成本，提高运营管理水平。

一、污水处理厂节能降耗技术对生态环保的重要性

在加强生态环保工作中，污水处理厂起到了不可替代的支撑作用，为城市居民宣传了生态环保的重要性，实现了让更多居民对节约、环保的意义有一定认知，切实从自身角度出发，减少水资源浪费，以此实现注重节约用水及循环利用，对生态环保工作强化起到了促进作用。且污水处理厂节能降耗技术的革新，促进了社会持续化发展，在环境保护工程开展过程中，其目的就是在于减少资源的消耗以及污染的侵害，以此保障社会可持续发展，而污水处理为环保工程较为关键的一环，对社会可持续发展起到了促进作用。

二、城市污水处理厂节能降耗管理研究与评价

（一）设备运行节能管理

城市污水处理厂设备节能运行管理主要考虑能耗管理。能耗管理可以将污水处理厂分单元进行能耗特征分析，形成各单元能耗占比图，并筛选出重要的节能节点，识别出污水处理厂主要能耗设备，进而通过掌控主要影响因素找到节能途径。有条件的污水处理厂可以建立能源管理体系和能效管理平台，加强设备节能管理。

（二）曝气设备的节能降耗措施

在污水处理厂中曝气机消耗的电能最多，想要在污水处理厂中实现节能降耗，需要改进曝气机，从而落实节能降耗工作。根据研究发现，污水处理厂中50%以上的电能消耗是由曝气机消耗的。可以从三个方面达到节能降耗的目的。1.可以使用变频器有效优化交流电动机转速原理，更好地把控风机的流量，从而促进风机实现节能降耗。2.可以从内部进行处理，选择以及应用溶解氧自动控制系统，有效控制好溶解氧的浓度。在进行污水处理的过程中如果溶解氧的浓度出现异常会直接影响污水处理的效果。因此，需要选择溶解氧自动控制系统，科学、合理地控制溶解氧的浓度，最后可以使用人工操作手段，从而降低存在的误差，进而降低污水处理过程中消耗的能源。3.改善曝气系统，能够更加精准地控制曝气设备，从而更好地降低能源消耗。

（三）药剂节能降耗管理

污水处理药剂主要分为碳源药剂、除磷药剂、消毒药剂以及脱水药剂。药剂使用前应做好药剂选型试验，选择合适的药剂投加种类和投加地点等。城市污水处理厂应建立药剂评估体系，对药剂使用性能进行评价，根据药剂规范要求对药剂指标进行化验，并根据检测结果对药剂进行评估。对于性能评估不合格的药剂，应分析原因，并根据实际情况对药剂使用进行调整，并要求药剂厂家对药剂进行改进或者选择合适的替代药剂，同时对新药剂进行评估，合格后方可使用。

（四）序批式活性污泥工艺

在传统活性污泥处理法基础上稍加改进则得到SBR 工艺，在污水水量变化较大并且需要间歇出水时可使用此处理工艺，利用间歇曝气进行污水处理的常规处理法，主要包括反应、沉淀和最后的出水几个阶段。污水走过整个工艺流程作为一个周期，在完成一个周期后再循环往复进行污水处理，用以完成进水的水量变化间歇式处理，此工艺特点在于各反应阶段均在同一反应池内完成，不再单独设立独立反应池。生化反应池中设置搅拌、曝气装置以及反应后的处理水静置区，搅拌和曝气的结合相当于好氧-厌氧处理。此工艺的高耗能是混合搅拌设备，其次耗能较高的是为系统提供氧气的鼓风设备以及滗水器，滗水器是SBR 工艺中最为重要的装置之一，此装置用于将处理后的澄清水在不搅动池底沉淀的情况下排除，保证出水的水质符合要求。

（五）提高污水处理厂在自动化方面的水平

自动化水平会根据污水处理效果的情况，对其处理进行优化，以实现污水处理质量的最大化提升。因此。随着污水处理厂规模的不断扩大，污水处理厂在运行管理方面面临着巨大的压力，提高自动化程度，是提高污水处理保证的基础性同时，在一定程度上降低了工作人员的劳动强度，以此保证污水处理厂在经济效益最大化以及环保节能的基础上提高污水处理效率以及污水处理质量。此外，现阶段我国大部分污水处理厂已开始全面推广在线监测污水出水的技术，将出水有关数据通过传输的方式向环保管理部门进行提供，减少了环保管理部门抽查工作量的同时，可以对一些要求不符的污水进行进一步处理，以便工作人员利用有关系统完成后续的排放工作以及管理工作，以保证排出的污水满足我国污水排放的标准。

（六）污泥处理环节的节能降耗措施

污水处理厂中进行污泥处理的环节也非常重要。进行污泥处理的步骤比较多，由于污泥中的污染物比较多，目前没有足够理想的方法进行处理。在进行污泥处理的过程中，需要寻求一种方法，可以对污泥中的资源进行回收利用，从而达到污泥处理环节节能降耗的目的。在进行污泥处理的过程中可以分为三个部分，分别为污泥的脱水、稳定和浓缩。在污泥脱水中主要使用机械脱水以及自然脱水两种方法。其中，使用最多的为机械脱水，机械脱水中消耗的能源为电能，使用离心脱水的方法消耗的电能较少，但是没有办法达到较好的预处理污泥的效果，还很容易发生机械磨损的情况。因此，需要找到更好的脱水技术，在保证污泥处理效果的情况下降低能源消耗。污泥的稳定可以分为三个环节，分别为厌氧、好氧、堆肥。有些污水处理厂不对污泥实行稳定处理，直接对污泥进行脱水。一般来说，在厌氧环节中产生的沼气可以为在稳定过程中使用的能量提供补充。污泥的浓缩过程中一般使用单纯气浮技术，而使用生物气浮技术进行替代，有利于提高浓缩的效率，还可以达到减少能源消耗的目的。

（七）厌氧好氧工艺（AO）

AO 法是一种生化污水处理法，通常用于大型或中型规模的污水处理厂的生活污水处理，它是一种将好氧和缺氧相结合的处理工艺，经此法处理后的生活污水其大部分的有机物及氨氮等物质可被去除，缺氧池布置在工艺系统首段，污水进入在厌氧菌作用下，其中的碳水化合物、淀粉等大分子悬浮物被降解为可溶性的小分子，同时将脂肪转化为氨气或NH4+。被处理后的污水随后进入好氧池，在好氧菌作用下氧化其中的氨为NO3-，借助污泥回流在缺氧环境中发证反硝化反应最终生成氮气。通过对工艺的分析其主要耗能处是工艺中使用的潜污泵以及在好氧池中使用了用于充氮气的风机，还有反冲洗泵和污泥的提气设备。

（八）污水净化的方法

污水处理回收使用的关键方法有以下两种：1.分散式。该方法通常运用于一个或是多个生产装置中来实现对水资源的二次回收，而不用再设立其他污水排放口，因此通过此种方式回收污水十分便利。而且不论是大型或小型企业，均可安装此种污水处理装置，不仅节省了大量的空间，而且实际实施起来也较为方便。伴随着国内工业的进步，人们在工业污水处理方面的需求也随之直线提升。通过运用该种装置，能够在企业内部就处理好其生产过程中形成的污水，这也使得污水的处理效率得到了有效的提升。2.集中式。通常在污水处理工作中会将一座城市当作一个独立的单位，对该单位的污水实行逐一净化处理，其后再把这些净化的水体合理投入二次使用。若是在污水处理过程中采取的处理方式不同，则最终水体的净化率也会有所不同。

（九）污水提升泵站的节能降耗

污水提升泵主要承担着污水输送工作，其自身的运行原理决定了能源消耗长期居高不下，而适当对污水提升泵进行优化，可以在保证污水处理质量的基础上控制其实际能耗。从设备运行原理来看，导致污水提升泵高能耗的主要原因在于电机设备效率较低，长期使用后容易出现运行控制不良的问题，造成能耗进一步增加。当前，污水处理厂可以从三个角度对污水提升泵进行优化。一是使用变频泵替代传统污水提升泵。变频泵是对传统污水提升泵（属于工频泵）的优化升级，其不仅具备基本的提升功能，还具有自动化变频调节的能力，能够依据各个阶段的污水实际提升量来调整频率。实践表明，变频泵的能源消耗低于传统的污水提升泵，应用变频泵可以节约12%的能源。

（十）对排放物进行合理的利用

在污水处理厂在处理污水的过程中，会有很多废弃的残渣、淤泥及杂质，将这些物质进行有效处理解决，才能使污水处理达到最优的效果。在污水处理的处理时其中往往是杂质相对较少，而其中淤泥的含量是比较多的。在进行淤泥处理的过程中，需要污水处理厂结合自身的发展水平与国家相关的法律政策，合理且有针对性地进行处理。在进行污水处理时，不要采取直接向河流、海洋排放的方式，这样做不利于对大自然的保护，与节能减排的原则相违背，而是尽量借助机械设备及药剂先对污水进行处理，使水质可以满足国家规定污水处理的相关要求。

（十一）污水回收利用的策略

其策略主要包括分散式与集中式两种污水回收利用工程。其中，就分散式工程而言，因为当前科学技术的日新月异，污水排放量急剧增长，各种污水工艺处理设备也在持续改进与扩建，为此，若是想要尽快提升污水回收利用率，同时有效减轻污水处理厂的运作压力，就应当充分重视分散污水回收工程的建设，并加大在此方面的人力、物力投入。

结语

城市污水处理厂节能降耗和项目的设计、建设、运行等阶段密不可分。在满足建设项目环保功能的要求下，要从项目的设计建设、运营管理、成本评价和持续改造等方面科学地开展节能降耗工作。设计建设是污水处理厂节能的基础，对后期节能降耗起到关键作用，城市污水处理厂设计宜加入专项节能设计方案。设计者可以从厂网一体化管理、高程设计控制、工艺节能降耗、设备节能降耗、资源回用以及清洁能源等方面进行统筹考虑。污水处理厂运营管理宜采用全流程工艺管理模式，从进水管网水质分析到各工段污染物去除效率分析与能耗分析，充分利用原水碳源，挖掘生物脱氮除磷潜能，实现最佳的设备运行，提升各工段处理效果，有效降低能耗和药剂投加量。