污水處理廠節能降耗的有效措施探討

高 劍 鄭茜茜

1 溫州市蒼南公用事業發展有限公司 浙江 溫州 325803

2 溫州市排水有限公司 浙江 溫州 325000

污水處理廠也可被稱為污水處理站，主要作用是將污染源產出的廢水、污水進行加工過濾，通過降低水中污染濃度的方式來達到排放標準，并滿足環境的要求。隨著我國人口基數增多，人均用水量與工業用水總數急劇增加，為了確保污水質量滿足排放標準，污水處理廠需要提高工作效率與數量，這就導致污水處理企業在能源消耗方面逐漸增大[1]。想要有效降低能源消耗，必須明確耗能所在，從而提出應對策略，才能在確保工作量的前提下完成節能降耗的目標。

1 污水處理廠能源消耗現狀分析

我國的污水處理行業相對來說發展較晚，使用需求主要以國防尖端以及工業，自改革以來，我國經濟快速的發展，隨著人們生活質量的提升，增加了對污水處理的需求。自二十世紀90年代開始，國內污水處理行業進入了發展加速期，對于污水處理的需求與要求等增長速度遠超于其他國家。據統計，在2000年我國污水產量就已高達46萬噸，到2004年已經增長至236萬噸，年增長率持續在82.6%，所占的國內市場比重也增長至52.8%，而相對于世界污水處理產業也才處于6%的速度增長。根據近期數據統計，截止到2020年4月份，我國存在歷史最久的污水處理廠所處理的污水已高達109億噸，因為處理廠技術相對落后，所以無論是運行成本還是所用能源都是巨大的，不僅增加了環境污染的風險，還增加了政府財政負擔，并影響到周邊居民們的生活與工作[2]。

污水處理廠屬于一種能源消耗較高的行業，主要利用的能源有藥劑、電能以及燃料等，其中應用最多的能源就是電能，而電能在污水處理中的消耗主要作用在生物處理充氧、水利提升、污泥處理、廠區照明、混合推流等環節中。

2 污水處理廠能耗構成

想要有效落實污水處理廠能耗降低的工作，就需要明確能耗的重要構成，從而掌握努力方向，在滿足污水處理工作量的基礎上實現節能降耗的研究策略。污水處理是通過專業的工藝實現的，主要分為三個級別，一級處理是通過機械處理，例如沉淀、氣浮、格柵等來過濾水中的油脂試塊等雜物；二級處理是通過生物化學進行處理，通過微生物把污水中的污染物進行降解；三級處理是深度處理，把水中的營養物質去除，然后利用紫外線、氯等技術實現對污水的消毒。在實際工作中，通常會通過不同的水質情況與水源特點來選擇處理級別[3]及工藝組合。

想要有效落實節能降耗的工作目標，就需要在掌握污水處理基本流程的基礎上對能耗構成具有深入的了解，明確能耗結構，從而進行對策的探究。結合大部分污水處理廠的情況來看，不同工作環節所產生的能耗也是不等的，其中鼓風曝氣以及機械曝氣電機、污泥泵、污水提升泵等環節的工作都屬于電能消耗，而污泥消化投加所用的是熱能，這些都是屬于直接的能耗。污水處理廠處理在運行過程中產生直接能耗，還有資源、物料類的能源消耗，如絮凝劑、石灰、活性炭等。

3 污水處理廠節能降耗有效措施

結合我國污水處理廠的能耗狀況進行分析，對曝光設備、污水提升泵、處理環節等能耗較高的工作環節進行分析并提出有效對策，從而促進節能降耗工作的落實，有效改善污水處理廠能耗高的問題[4]。

3.1 曝氣設備節能措施

曝氣是污水處理廠中消耗電能最高的一項設備，想要加強節能降耗的效果就必須完善曝氣機。據統計，污水處理廠電能總消耗的半數以上都是由曝氣機消耗的，主要做法可以參考如下幾點：

3.1.1 在曝氣設備中加入變頻技術，利用變頻器調節交流電機的轉動，把風機流量調節在可控范圍內，從而實現風機節能降耗的目的。

3.1.2 通過內部處理來實現節能降耗，通過溶解氧的自動控制系統對溶解氧濃度進行把控。在實際工作中，溶解氧濃度可以直接對污水處理效果造成影響。所以，通過溶解氧控制系統可以自動實現科學合理的濃度把控，再加上人工操作，減少產出結果的誤差，從而減少能源消耗，達到節能的目的。

3.1.3 通過對曝氣設備系統的改善，可以對曝氣設備采取精準的控制，達到節能目的。比如，積極與相關部門交流協作來改善設備，從而實現節能目標。在實際工作中結合曝氣設備的設計，通過對不同環節的占比實現控制，如第1環節控制占比為35%，二三環節控制占比為30%、25%來設置曝氣，不僅能夠提升曝氣設備工作的效率，還能實現節能降耗的目標。

3.2 污水提升泵站節能措施

污水處理工作環節中能源消耗較大的還有污水提升泵設備，而此設備屬于單獨消耗能源較高的，對泵的設計問題進行改善與提升，可以在確保水質符合標準的前提下實現節能降耗。在實際工作中，消耗能源高的主要原因在于電機效率較低，不能滿足提升泵的工作需求，同時，結合實際情況觀察來看，大部分提升泵存在控制不合理的現象，所用設計對能源的消耗非常大。所以，根據實際情況與觀察結合進行分析，想要在確保水質標準的前提下實現提升泵節能的工作目標，可以考慮如下幾點：

3.2.1 明確提升泵在工作中的弊端，以及工作原理，結合實際情況將原有的提升泵換為變頻泵，從而提高泵機工作效率，在確保水質的基礎上實現節能目標。結合實踐情況來看，大部分把提升泵替換為變頻泵的污水處理廠，可以在泵機消耗總能的基數上節省12%的能源，并且變頻泵相較于之前泵機系統工作效率更高，且能保障了水質符合要求。

3.2.2 將原本為工頻的泵機替換為變頻泵機，然后經由人工對泵機改造，轉變為變頻調速泵機，結合污水處理廠實際情況運行，從而實現節能降耗的工作目標。

3.2.3 在泵機設備中采用多級動態液位控制技術，通過對轉速與臺數的控制，來實現對定速泵流量的把控，在確保滿足工作需求的前提下對控制流量在一定的平均值上。在實際工作中，如果遇到水流波動相對較大的情況下，可以通過增減運轉的臺數來控制泵機的工作速率，從而降低工作消耗。

3.2.4 嚴格規范泵機操作，水泵在使用期間經過不斷的摩擦會降低工作質量，但是由于水泵在污水處理系統中是非常重要的設備，所以為了保證工作需求會提高速率，而如果長期速率過高就會導致設備的磨損，一方面增加了設備出現損壞的幾率，一方面長期磨損狀態下工作會增加能源消耗。所以想要實現節能降耗，就需要定期檢查水泵設備運行情況，嚴格要求操作規范，并定期進行設備養護，從而減少設備磨損、損壞等情況，為能源降低提供保障。

3.3 污泥處理環節的節能措施

通過對污水設備進行節能完善后，需要對污泥設備進行有效的處理，才能完善污水處理廠的完整節能工作。污泥處理工作的環節相對較多，并且需注重資源的回收和利用，簡單來說污泥處理可以分為三個步驟，分別是脫水工作、穩定工作、濃縮工作，具體節能策略可以參考如下幾點：

污泥脫水環節主要以兩種方法為主，即自然脫水以及機械脫水。相對來說自然脫水的工作效率較慢，不能滿足污泥處理的工作量需求，并且會增加機械磨損率，所以為了確保工作效率與工作需求，一般情況下污水處理廠都會采用機械脫水。在采用機械脫水的過程中，需要重視污泥處理不同環節的運作，在實際工作中污泥處理通常會分為厭氧、好氧與堆肥等環節，部分污水處理廠在進行污泥處理時不會采取措施進行脫水，但是無法滿足工作效率的需求。一般情況下，厭氧環節在穩定過程中會產生一定能量，可以通過厭氧產生能量來補充。污泥的處理過程中存在的濃縮環節通常會采用氣浮技術，如果用生物氣浮來代替以往的技術可以有效提高濃縮速度，從而實現節能目標。通過對污泥進行處理后，可以利用回收的方法來實現能源再利用。例如，日本污水處理廠在進行污泥處理中會通過厭氧技術來實現污泥的消減，然后通過處理產出沼氣進行回收與利用，把污泥作為燃燒原料，并把燃燒后的污泥進行堆肥處理，不僅實現了節能要求，還突破了回收利用的工作目標。

結束語：污水處理廠是城市發展中的重要角色，因為人口基數的增多，環境治理需求的提高，導致污水處理工作增大，能耗也相應增加，所以污水處理廠推進節能降耗成了一種發展趨勢。為了更有效的實現節能目標，要全面了解節能降耗目標的意義，并掌握消耗能源的主要構造。本文通過對曝氣、泵機、污泥處理等技術在確保水質、工作量滿足污水處理工作需求的基礎上，提出節能策略，從而有效提升節能降耗成效，促進污水處理廠走向穩定、高效的發展路線。