城市污水處理廠能耗分析及節能途徑

摘要：隨著社會的進步和經濟的發展，人們的生活水平在逐步提高，在日常生活中產生的污水和垃圾也在增加。污水對人類的健康影響很大，污水處理是一個現代化的城市發展的當務之急。但污水處理是一個復雜的過程，目前，污水處理工藝能耗高，處理效率低。基于此，本文對城市污水處理廠的節能途徑進行了研究，為提高效率，節能減排，提出了幾點建議。以期對城市污水處理的未來發展有所幫助。

關鍵詞：污水處理；能耗；節能

前言：隨著污水處理廠和處理能力的提升，污水處理標準也越來越嚴格，對排放水質的要求也越來越高。污水處理經歷了從傳統污水處理、營養物去除、營養物深度去除和營養物極限去除等發展過程。污水處理廠是高能耗行業，隨著能源危機的加劇和對水環境要求的提高，節能降耗是各行各業面臨的重要需求。

1、城市污水處理廠能源消耗主要方面

1.1電耗

根據美國每年用電數據分析可以看出，城市污水處理廠所消耗的電量是總電量的3%，在人口數量不斷增加和對污水排放標準越來越高的情況下，預計未來15年內污水處理所需要消耗的電量還將繼續增加20%左右。在我國情況也是如此，隨著城市污水廠的發展所消耗的電量所占比例將逐年增加，但是仍存在很大的節能潛力。在城市污水廠的運行中電耗所占比例較大的是污水提升、生化曝氣和污泥濃縮處理三部分。在污水生化處理中需要的鼓風機曝氣、潛水攪拌器和進出水軸流泵都消耗了大量的能耗，其中鼓風機是節能降耗的重點。

1.2藥耗

在城市污水處理廠中所需要的化學藥劑主要是生化反應中化學除磷需要的聚合氯化鋁（PAC）和污泥脫水系統中添加的絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）。但是，通常在污水廠的運行過程中由于藥劑投加量投加時間的控制不夠智能化等原因導致絮凝效果不理想，促使藥劑的投加量增加，大大增加了污水處理成本，同時，這些藥劑的降解性能較差容易對環境造成二次污染。

1.3水耗

國內許多污水處理廠的中水回用系統都尚未健全，污水處理工藝中的冷卻水、反沖洗水、噴淋用水、辦公用水等均采用自來水，而處理后達到出水標準的中水并未得到充分利用，因此，造成污水廠內水資源的消耗，對凈水資源造成了浪費，同時也增加了處理成本。

2、城市污水處理廠的節能降耗途徑

2.1節約電能的措施

2.1.1電機節能

電機能耗是污水處理廠電能消耗的主要部分，常用的電機包括風機、攪拌機、水泵、污泥泵等，為了提高污水廠電氣節能效果，必須做好電機的節能設計，采取有效的節能措施。電機能耗高低的影響因素主要包括電機自身性能、數量、容量、配置、控制方式、運行管理等因素，可從這幾個方面入手采取節能措施：在購置電機時，應優選效率高、能耗低、運行可靠的電機。污水處理廠要結合實際運營情況，合理設計電機容量，確保電機輸出功率與機械負載功率相匹配，提高電機的負載率，進一步實現電機自然功率因素的改善；在選擇水泵時，污水處理廠要根據用水量、季節變化、最大流量等條件進行選擇，預留出一定額度；一般情況下，電機完全達到滿負荷運轉的時間不超過10%，其余時間均處于低效運行。由于電機處于高效運行狀態下才能降低電能消耗，所以污水處理廠應采用優化調控方式，對電機輸出負荷進行合理設置，調控電機的運行狀態，使電機長時間處于高效運轉，降低電能耗用量。

2.1.2城市污水處理優化

2.1.2.1污水生物脫氮技術

從很多污染水源的成分分析中能夠發現，我國水污染最重要的原因就是水體富營養化，即使是在污水處理技術不斷發展的今天，還依然不能將這個問題進行有效解決。現在水體富營養化情況愈發嚴重，想要解決這個問題，目前只有依靠脫氮除磷的方法。

2.1.2.2氧化溝脫氮技術

利用推流式反應器和氧化溝脫氮技術相結合，這種污水處理技術的速度較快，又能和溝內的混合溶液快速融合在一起。其通過活性污泥中的微生物與細菌對污水中的有機物進行降解去除，進而達到凈化污水的目的。

2.1.2.3缺氧技術

缺氧技術就是前置反硝化技術，經缺氧池處理后的廢水用提升泵提升至生物接觸氧化池進行好氧生化處理。這項技術操作過程簡單并且造價較低，目前被廣泛應用于各個城市的污水處理廠。

2.1.2.4三級活性污泥技術

三級活性污泥技術就是將反硝化、消化和氨化三個化學反應進行有效結合，污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之后進入污泥消化池，經過脫水和干燥設備后，污泥被最后利用。以此達到污水處理的效果，這種污水處理的方式較為復雜且造價偏高，是目前國內多數污水處理廠常用處理工藝之一。

2.1.3污水處理的電氣節能優化控制

在對污水進行處理時，電氣節能也有著十分重要的作用。因為城市污水處理的過程要求節約成本，降低能源消耗。因此在配電過程中減少配電線路對電能的消耗能夠有效保證在電氣節能中降低線路的損耗。

2.1.4采用遺傳算法優化控制

通過實踐表明，遺傳算法是一種在污水處理中比較有效的解決問題的方法，它以自然選擇和遺傳機理的搜索形式為基礎，通過這種方式對DO溶解氧（dissolved oxygen）變化量展開有效的控制，以便于更好的將在自然選擇中的繁殖和變異現象模擬出來。

2.1.5照明節能

城市污水處理廠中的照明系統，在電氣能耗中所占的比例較大，為此，應采取有效的措施降低照明系統能耗。

2.1.5.1對光源進行合理選擇

隨著城市污水處理廠規模的不斷擴大，大型車間數量也隨之增多。在大型車間中，需要采用充足的光源以滿足生產條件。為了實現照明節能，污水處理廠應合理選擇節能型的光源。大型廠房應采用大功率細管徑熒光燈、高壓鈉燈或金屬鹵化物燈，這些光源的節能效果較高。在污水處理廠配電室、辦公室、值班室等人員工作的地方，要盡量避免使用白熾燈，而是要選擇緊湊型熒光燈、三基色細管徑熒光燈或金屬鹵化物小功率燈等。

2.1.5.2選用節能型光源附件

鎮流器是照明系統中的重要組成部分，其種類眾多、性能各異，在選擇氣體放電燈的鎮流器時，要盡量避免使用普通電感型鎮流器，而是要使用電子鎮流器、低能耗鎮流器，以達到降低線損、提高供電質量的效果。在氣體放電燈中設置就地補償電容，提高燈具的功率因素，在同等照明亮度和時長的情況下降低線損。

2.1.5.3優化照明控制系統

污水處理廠的值班室、辦公室的燈具控制應采用一對一的控制方式，而在大型車間中可根據生產情況采取區域型控制方式，在滿足照明需求的情況下實現節能；在樓梯間、公共走道等場所采用聲光控方式，降低燈具的電能消耗，做到人來燈開、人走燈閉，提高節電效果；廠區內的道路采用光控方式，白天吸收太陽能，將太陽能轉換為電能，天黑時自動開啟照明，天亮關閉照明，實現道路照明的自動化控制，避免電能浪費。

2.2藥劑的節約措施

絮凝劑的分類有很多種，包括單一的有機絮凝劑、無機絮凝劑、微生物絮凝劑和復合絮凝劑，污水廠在選擇絮凝劑時要綜合價格和絮凝性能綜合進行選擇。盡量選擇投加量少的高效能絮凝劑，這樣既可以防止對環境造成二次污染，同時還可以降低污水處理成本，例如一些微生物絮凝劑。絮凝劑的投加量和投加時間對處理效果也有非常大的影響，所以要采用智能化的藥劑投加系統，減少誤差避免不必要的浪費。

2.3回用水的合理應用

污水廠應合理應用自身處理后的中水用于廠區綠化灌溉、設備反沖洗水等。減少對自來水資源的浪費，同時，污水廠還可以與例如熱電廠合作，將處理達標的中水用于熱交換進行二次利用，即能創造經濟效益又對資源實現合理利用。

3、結束語：

城市污水處理廠的節能降耗是一項重要工作，要綜合考慮多方面因素，從各個單體設備入手，分析能源消耗的構成，在綜合廠區整體工藝對設備及運行進行綜合管理和協調，在保證出水指標的情況下節能增效。

參考文獻：

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作者簡歷：

姓名：楊光；畢業院校：長春工程學院；學歷：大學本科；主修專業： 建筑環境與設備工程、建筑監理；

曾就職于中國通用機械工程有限公司和中國水利水電科學研究院；多次擔任大型國際招標項目的項目經理；長期駐扎于非洲、馬來西亞、緬甸等國家，有著豐富的國內外項目管理經驗。多次獲得中國機械工業集團頒發的優秀團干部及青年突擊手等榮譽稱號。現就職于中國重型機械有限公司，擔任項目經理及專業工程師職務。