城市污水處理工藝中環保節能理念的實施分析

李瑞東

（華中科技大學環境科學與工程學院 湖北武漢 430073）

引言

如今能源問題生態環境問題已經成為困擾全球國家的兩項重大問題，因此環保節能理念也在逐漸被人們所認可。城市污水處理一直以來有著能耗大、二次污染嚴重的弊端，因此有必要在其中加強環保節能理念的實施，立足污水處理各個環節，更好的彰顯環保節能特點，從根本上提升城市污水處理工藝的質量水平。

1 環保節能理念在城市污水處理工藝中應用的必要性

眾所周知，城市污水處理工藝是較為系統復雜的工藝，在實際實施過程中，除了會產生較大的能耗，一旦污水處理不達標，沒有將污染物質全面消除，導致污水二次排放，還會對自然環境造成嚴重的破壞。基于此，有必要立足城市污水處理工藝，加強對環保節能理念的引入與實施分析，采用一些更加先進的污水處理工藝技術，在降低整體污水處理能耗的同時，進一步提升污水處理的質量水平，保障污水排放達到國家規定的標準，充分彰顯城市污水處理工藝的節能環保特征，才能推動城市污水處理相關產業實現可持續發展.并能夠在此基礎上，進一步實現污水資源化利用，實現降低能耗、保護環境的同時，還能夠促使其發揮出更大的經濟作用價值，才能夠達到理想的“低能耗、高收益、優環保”的污水處理目標[1]。

2 城市污水處理工藝中存在的環保節能問題

從城市污水處理工藝發展現狀來看，很多地方一直以來均非常重視污水處理“去污”能力的提升，卻忽略了環保節能在其中的重要性，導致整個污水處理工藝在具體實施過程中，存在較大的能耗問題，增大了整體污水處理的成本。比如在城市污水曝氣處理環節，耗能正呈現持續提升的問題，并且在城市污水處理中，該環節所占的能耗比重也越來越大，一般能夠達到城市水處理能耗的50%。如果在實際污水處理中，再應用一些比較特殊的工藝，比如MBR 工藝，曝氣能耗還會進一步增加，在原本基礎上再次提升20%，這也是為什么城市污水處理成本一直居高不下的原因[2]。除此之外，在環境保護方面，城市污水處理工藝也沒有做到位，尤其是在對污泥處置方面，由于污泥之中含有的污染物質較為復雜，很多污染物難以得到有效處理便排放到自然環境之中，從而對自然環境也造成了損害。

3 城市污水處理工藝環保節能降耗措施探討

3.1 工藝方面的環保節能降耗措施

針對城市污水處理工藝節能降耗的實施，應從以下幾方面入手：（1）在污水處理工藝方面，合理進行進水量大小調整，促使污水除磷效果提升，能夠起到更好地環保節能降耗效果。（2）在實際實施污水處理工藝的過程中，應確保二沉池污泥不發生上浮問題，在此基礎上，再適當降低污回流比，不僅有利于污水處理效果提升，還能夠達到環保節能降耗的目的。（3）針對城市污水的處理工藝實踐，還應注重加強污泥脫水工作的開展，促使剩余污泥能夠及時脫水，防止重新回流到處理系統之中，以免增加污水處理負擔。污水處理廠也需要結合自身實際，加強自動控制系統的應用，科學合理設置溶解氧，做好混合液懸浮固體的控制，采用自動控制鼓風機，確保污泥外回流泵穩定運行，從而讓整個污水生物處理工序得到更好地優化與調整，達到削減生化需氧量的效果，最終實現環保節能能耗。

3.2 污水處理設備方面的環保節能降耗措施

以水泵設備為例，當水泵揚程出現較大偏差，很容易增大污水處理能耗，不利于節能環保。除了選擇新的水泵以外，還可以采用以下集中技術措施，達到環保節能降耗的效果：（1）做好葉輪的更換。通常情況下，一種型號水泵，會有多個葉輪可以適配，不同葉輪的揚程、流量也會有著差異，因此若發現水泵揚程不匹配，可以先向水泵生產廠家進行咨詢，尋求是否有更適合工況的葉輪加以代換。這一方法是一種非常經濟實用的方法，但在整體效率提升方面效果有限，難以達到水泵運轉最佳高效區。（2）加裝變頻器。對一臺水泵而言，揚程與轉速通常成正比。因此通過進行變頻器的加裝，有效降低轉速的同時，還能夠降低揚程，相當于對泵性能曲線向左平移，即在低揚程、低轉速下，實現水泵的高效運行，最終達到環保節能降耗的目的。

3.3 污水處理廠變配電系統的環保節能降耗措施

在城市污水處理廠變配電系統中，通常會設置兩臺變壓器，且兩臺變壓器會同時進行運轉，以保證正常安全生產，但由此導致的損耗和浪費就比較大。如果停用一臺變壓器，一旦正在投入使用的變壓器出現問題，則會影響生產運行。因此為了保障污水處理廠正常安全生產，又要起到節能降耗目的。我們可以結合污水處理廠實際用電負荷情況，向供電局提出變更供用電合同，簽訂補充協議。在協議中，將報裝容量費變更為按最大需量收取，這種不改變計量裝置，只改變電費變更方式的節能措施，具有以下優勢：（1）能夠更好地保障污水處理廠生產安全可靠運行。若選擇減容，那么不投用的變壓器，將被供電局封存。那么正在使用的變壓器一旦突發故障，將無法及時投入備用變壓器，從而對污水處理廠生產造成嚴重影響。而按照最大需量進行計費，不投入的變壓器，將會處于熱備狀態，隨時可以投入使用。備用和使用變壓器定時切換，無需辦理手續，均衡使用更能保障正常生產。（2）選擇按最大需量進行計費的方式，還能夠適應污水處理廠負荷變化，且無需增加額外費用，整體性價比更高。

4 環保節能理念在城市污水處理工藝中的實施分析

4.1 整體設計階段的環保節能理念實施

城市污水處理工藝的實施離不開污水處理廠的設計，首先，應結合污水處理實際要求，自做好工藝的優化以及設備的合理選型，從而能夠從源頭上降低能耗，減少污染物的產生。比如要加強噪聲污染的治理，優先選擇低噪音污水處理儀器設備，或者對污水處理設備做好降噪處理，在進行污水處理廠設計時，針對噪音較大的設備間，需要提升建筑的吸音與隔音性能，做好減震隔聲建筑材料應用，避免在處理城市污水時帶來新的噪聲污染。在除臭方面，主要做好除臭微生物的添加，加強污水臭源的吸附與降解，針對主要的污水構造物，采用秘密加蓋方式，防止臭味發散。針對能夠產生廢氣的站房，還應加強排氣系統的合理設置，合理布置監測取樣位置，在出口處，設置便于采樣的平臺，從而有效保障污染物處理排放達到環保要求。在設計時，還應立足整體階段，要求總圖布置流暢緊湊，盡量建設管道的迂回轉折頻率，有利于縮短管道布置長度，降低水頭損失。同時還要盡量減少跌水設計，科學準確的計算水頭損失。除此之外，對城市污水處理而言，通常需要處理污水的規模比較大，在實際進行設計時，可立足高度層面，盡量減少不同層面的高度差，更有利于節約電能的損耗。

4.2 污水提升泵布置融入環保節能理念

在污水處理廠中，基于不同時間階段下，污水整體水量也有著一定差異性，因此需要了解污水水量的變化規律，從而以實際水量變化為依據，合理進行提升泵數量的靈活布置，再輔以變頻技術，促使泵機實現無級調速，使其能夠始終運行在高效區間內，防止提升泵頻繁的啟動與停止，如此一來，將能夠顯著降低污水處理的能耗，提高泵機的運轉效率。在此基礎上，還可以引入計算機控制系統，能夠結合實際的進水量大小，來實時控制水泵電動機的運轉功率，從而保證水泵電動機始終處于合理的運轉狀態，有效達到污水處理節能降耗的效果。除此之外，在臨近出水井位置做好提升泵房布置，針對每臺提升泵，可做好出水管的針對性設置，能夠有效減少出水管路止回閥與隔離閥門的使用數量，不僅有利于節省建設投資，還能夠降低水頭損失，提升泵機揚程，實現節能增效的作用價值。

4.3 污水生化處理階段實施環保節能理念

對污水生化處理而言，加強曝氣量的控制，不僅直接關系污水處理的額效果，同時還直接影響著污水處理能耗的水平。如果曝氣量小，將不利于污水處理效果提升；反之，則會增大曝氣能耗。同時由于大量曝氣，多余的氣體還會打碎污泥絮體，同樣不利于出水水質提升。因此在實際進行城市污水處理時，只有在出水水質超標的情況下，才會改變曝氣量，一般只要出水水質達到排放標準，通常會將曝氣量維持在恒定狀態。在城市污水處理過程中，當進水負荷變化時，出水指標也會產生較大波動，而進水負荷偏低時，則會造成氣量浪費，因此按需曝氣則是體現污水處理的節能環保的一大主要途徑。

對于當前的污水生化處理單元而言，通常會采用三大污水處理工藝技術，這些工藝技術在實際實踐過程中，主要能耗在于曝氣量控制，其中對于脫氮除磷工藝以及SBR 工藝技術而言，在具體曝氣方式上，通常會選擇微孔曝氣，在這種曝氣方式下，需要由風機提供空氣量，因此做好風機選擇非常重要。從風機選擇方面來看，在當前在一些中小型的污水處理廠中，一般以羅茨風機選擇為主，并配置專門的變頻器，從而達到節能降耗的目的，同時羅茨風機在實際運轉時，通常會產生較大的噪音，因此為防止出現噪聲污染，還需要做好專門的隔音處理。而在一些大型污水處理廠中，則可以選擇TURPO 風機，這種風機有專門配套的MCP 控制開關柜，同時自身還有著在線監測功能，有利于工作人員實時了解最新的進水量數據信息，并以此為依據，完成對風機導葉開度大小與開啟臺數的控制，使得曝氣量始終在合理的區間范圍內，最終達到節能降耗的目的。而對氧化溝污水處理工藝而言，在環保節能理念實施方面，針對曝氣的控制，則是機械曝氣方式為主，比較常見的有倒傘式曝氣器、轉刷曝氣器等。首先對于前者而言，由于在實際安裝過程中，所采用的設備數量通常比較少，因此在實際進行節能降耗措施實施方面，只需要在其中2 臺左右的設備之中，做好變頻調速器的安裝，即可實現變負荷運行，能夠結合實際負荷量，實現最優化運行，最終達到節能降耗的目的。對于后者而言，則會采用大量的設備，因此產生的能耗也相對更高，為體現環保節能，需要配置專門的推進器作為混合推流主要設備，推流設備在實際運作過程中，通常所消耗的電能比較低，因此針對水下推流設備，一般不進行變頻調速的控制，需要長時間保持開啟狀態，而對于轉刷而言，則需要采用時序控制方式，結合實際的工況，靈活進行制開啟臺數的控制，并進行空間布置位置的合理調整與布局，從而面對不同的污水進水負荷變化，消耗不同的電能，有效彰顯環保節能的特征[3]。

4.4 污泥處理階段融入環保節能理念實施

污泥處理是城市污水處理的重要組成部分，由于城市污泥來源較為豐富，因此本身污染物質也比較多，實際處理難度較大，為了更好地體現環保節能特點，防止污泥處理產生新的污染，可以采用先進的污泥處理技術工藝，例如生物瀝浸污泥干化工藝。該項工藝一是新型的污泥深度脫水生物技術工藝，能夠有效改善傳統污泥脫水難、污泥固化率低、產量大資源化利用低等弊端，本身有著以下優勢，一是能夠實現深度脫水，通過生物瀝浸處理后，能夠促使污泥固化率得到有效提升，由于不需要添加絮凝劑，因此處理成本更低。二是污泥凈化效果更好，該工藝能夠有效去除重金屬，從而防止該污染物對自然環境造成二次污染；三是該項工藝比較衛生無害，能夠有效去除污泥產生的惡臭，并消滅99%以上的病原菌。四是能夠有效改善污泥的外觀，經過生物瀝浸污泥干化工藝處理過的污泥，整體呈現無臭的土黃色餅狀；五是能夠實現污泥處理資源的多樣化利用，經過該項工藝處理后的污泥，可以用于焚燒發電，也可以直接作為土壤改良的材料，或者用于水泥熟料生產等多種用途，因此能夠產生更高的經濟效益。六是該項工藝還能夠有效節省脫水藥劑費用，在脫水環節，不需要添加額外絮凝劑和干燥劑等，并且生物瀝浸污泥干化工藝操作也比較簡便，運行環境也比較安全，不會引起二次污染，更好地體現出環保節能特點。

結語

綜上所述，城市污水處理是一項較為系統復雜的過程，且在實際處理過程中，經常需要面臨能耗高、二次污染嚴重等問題。因此為了推動城市污水處理實現可持續發展，更好地改善城市環境，有必要在城市污水處理中做好環保節能理念的實施，從而既能有效降低污水處理能耗，還能夠改善污水處理水平，保護自然環境，提高城市污水處理資源化利用水平，推動城市污水處理實現更好地發展。