污水處理中技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能降耗研究

朱文秀

（江蘇博爾科環(huán)保科技有限公司，江蘇 蘇州 215100）

污水的來源較為廣泛，如生活、工廠等，需要依靠污水處理技術(shù)進(jìn)行處理，既要保障污水處理的效率，又要起到節(jié)能降耗作用，保障污水處理措施的有效性。污水對環(huán)境的影響較大，需要采用綠色化的處理技術(shù)，對污染源進(jìn)行徹底處理，避免污染源對環(huán)境造成破壞，導(dǎo)致污水處理過程失去作用。

1 污水處理中技術(shù)創(chuàng)新和節(jié)能降耗的重要性

污水對環(huán)境的影響較大，需要確保處理技術(shù)的創(chuàng)新性，對傳統(tǒng)的污水處理過程進(jìn)行完善，注重新技術(shù)的運(yùn)用，保障污水處理能夠順利進(jìn)行。城市的日均污水總量一般在百萬噸以上，應(yīng)具有較高的處理效率，否則將無法對污水進(jìn)行全面處理，造成污水發(fā)生累積，導(dǎo)致污水處理無法形成有效循環(huán)。因此，提高污水處理的效率非常重要，需要對污水處理的前沿方向展開分析，選擇適合于污水處理的技術(shù)，使污水處理的效率和質(zhì)量相兼顧，保障污水能夠處理到位，將對環(huán)境的影響控制在較低水平。此外，污水處理過程中會消耗大量的電能，需要大量的經(jīng)費(fèi)投入，不利于成本效益的控制。因此，需要做好設(shè)備改進(jìn)工作，采用節(jié)能降耗措施，在生產(chǎn)技術(shù)層面進(jìn)行優(yōu)化，使污水處理具有節(jié)能的特點(diǎn)，加強(qiáng)對污水處理的節(jié)能管理。

2 污水處理中創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

2.1 底層疏浚技術(shù)

污水處理過程中，需要做好底泥梳理工作，避免底泥發(fā)生大量的沉積，降低污泥對水質(zhì)的影響。底泥中存在著大量的微生物，容易導(dǎo)致水體產(chǎn)生發(fā)臭現(xiàn)象，對污水治理環(huán)境造成影響。而且，底泥中含有的鹽、磷含量較高，為微生物提供繁衍的環(huán)境，引起水體發(fā)臭現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。通過底層疏浚技術(shù)，可以使污泥沉降到底層，將污水與污泥進(jìn)行分離，降低污泥對水質(zhì)的影響。同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)底泥的大范圍清理，使底泥能夠從污水環(huán)境中濾除，使污水得到一定程度的凈化。底泥處理是污水處理的重要環(huán)節(jié)，需要做好疏浚深度的控制，確保底泥的治理范圍，提高對底泥影響的控制效果。底層疏浚過程中，需要注重藻類的應(yīng)用，借助底泥中的鹽、磷環(huán)境，提高藻類的營養(yǎng)所需，通過藻類對水質(zhì)進(jìn)行改善[1]。

2.2 截污分流技術(shù)

污水處理過程中，需要采用截污分流技術(shù)，增強(qiáng)對污染物質(zhì)的分流作用，保障污水處理的前提條件。為了實(shí)現(xiàn)截污分流處理，需要做好排污管道的修建工作，從源頭處對污水進(jìn)行分流，將生活用水、工廠用水進(jìn)行分離，便于采用針對性的處理措施。一旦不同類型的污水混合在一起，將會導(dǎo)致污水中污染物質(zhì)繁雜，增加污水處理的難度，導(dǎo)致污水的處理效率下降。為此，需要對污水處理管道合理規(guī)劃，使管道能夠起到截污分流作用。而且，需要對截污分流設(shè)施進(jìn)行修建，如泵站、截污井等，構(gòu)建符合要求的污水分流設(shè)施，使截污分流作用更加的明顯，打造良好的污水處理環(huán)境。

2.3 化學(xué)除藻技術(shù)

污水存在著富營養(yǎng)化現(xiàn)象，將會引起藻類的大量繁殖，需要對藻類污染進(jìn)行治理。化學(xué)除藻對污水具有較高的治理效率，需要做好除藻技術(shù)的應(yīng)用，合理對化學(xué)藥劑進(jìn)行選擇，抑制藻類在水體的生長。例如：可以使用CuSO4作為除藻藥劑，能夠?qū)υ孱惖募?xì)胞膜造成破壞，引起藻類發(fā)生死亡；也可以使用Mn-Cu復(fù)合劑進(jìn)行除藻，Mn2+、Cu2+的比例為1∶2，除藻率能夠達(dá)到80%以上，進(jìn)而降低污水中的藻類含量。化學(xué)除藻還可以使用氧化劑，如Cl2、H2O2等，具有較強(qiáng)的氧化殺菌作用，能夠?qū)υ孱惣?xì)胞壁造成破壞，有助于除藻劑與細(xì)胞膜的接觸，確保除藻作用的穩(wěn)定性。化學(xué)除藻技術(shù)具有顯著的除藻效果，使藻類能夠從污水中濾除，控制藻類對水體的影響。

2.4 微生物氧化技術(shù)

污水處理過程中，需要注重微生物的應(yīng)用，對污水中的溶解物進(jìn)行處理，通過微生物新陳代謝作用將污水物質(zhì)沉降下來。微生物氧化技術(shù)能夠降低對水體的污染，主要分為好氧、厭氧2種類型的微生物，在好氧微生物的作用下，能夠?qū)源、P源和S源等污染物質(zhì)進(jìn)行吸收，提高對污染物質(zhì)的沉降作用。同時(shí)，需要向污水中通入一定量的氧氣，提高微生物對污水的處理效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化污水的目的。對于厭氧微生物，能夠?qū)τ袡C(jī)物污染進(jìn)行分解，將其分解成H2、CO2和H2O等，提高對污染物質(zhì)的降解作用。厭氧微生物具有較強(qiáng)的氧化能力，能夠去除污水中的苯胺等有機(jī)污染物，提高污水處理措施的有效化。微生物可以與污水進(jìn)行直接接觸，并且能夠在污水環(huán)境下進(jìn)行繁殖，使污水能夠得到循環(huán)處理，使污水凈化效果更加充分，保障污水能夠得到有效恢復(fù)[2]。

2.5 生物修復(fù)技術(shù)

污水處理過程中，需要注重生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合生物修復(fù)手段，對污染源進(jìn)行治理。采用生物修復(fù)技術(shù)時(shí)，需要對微生物進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)適合污染治理的生物，確保微生物能夠適應(yīng)污水環(huán)境，使其能夠正常進(jìn)行繁殖。微生物修復(fù)技術(shù)對環(huán)境的干擾較小，不會在環(huán)境中引起二次污染，屬于綠色化的凈水方式，具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。生物修復(fù)技術(shù)需要注重對微生物的篩選，對微生物的凈水效果進(jìn)行檢測，使其具有良好的污染物降解作用。微生物培養(yǎng)過程中，需要注重接種微生物技術(shù)的應(yīng)用，提高接種方法的合理性，選擇具有降解作用的菌種，確保水體修復(fù)的穩(wěn)定性。通過生物修復(fù)技術(shù)能夠促進(jìn)N、P等污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，使污水水質(zhì)得到有效處理，保障水體能夠順利進(jìn)行修復(fù)。

2.6 活性污泥處理技術(shù)

活性污泥處理技術(shù)是處理污泥的有效方法，處理裝置由曝氣池、沉淀池等組成，能夠?qū)ξ鬯鸬交亓骺刂谱饔茫岣邔ξ勰嗟姆蛛x效果。為了保證污泥的活性，需要通過曝氣池向池中進(jìn)行供氧，確保污水處理過程中氧氣充足，提高污水處理的效果。在曝氣池劇烈的攪動下，能夠促進(jìn)活性污泥與污水的混合，保證活性污泥的利用率。污水中的污水物質(zhì)會被吸附在活性污泥表面，對污水中的有機(jī)物進(jìn)行降解，確保污水的凈化效果。吸附作用結(jié)束后，需要對污水進(jìn)行沉淀處理，在沉淀池中進(jìn)行，使污泥在沉淀池的底部。活性污泥處理可以結(jié)合微生物手段，增強(qiáng)活性泥的代謝作用，提高對有機(jī)物的處理效率。為了對污泥的沉降性能進(jìn)行評估，需要對污泥負(fù)荷率展開計(jì)算，計(jì)算公式如下

式中：Ns為污泥負(fù)荷率；Q為日進(jìn)水質(zhì)量（m3/d）；S為COD質(zhì)量濃度（mg/L）；V為有效容積（m3）；X為污泥質(zhì)量濃度（mg/L）。污泥負(fù)荷率越高，污染物的吸附效果越好。

2.7 生物膜處理技術(shù)

污水處理過程中，需要注重生物膜技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)污水與微生物接觸面積，對污染物質(zhì)進(jìn)行全面凈化。在生物膜的作用下，以填料或?yàn)V料作為載體，以有機(jī)物、N和P作為營養(yǎng)物質(zhì)，能夠?qū)ξ廴疚镞M(jìn)行吸收，提高污染物的處理效率，保障污染物得到有效治理。微生物可以依靠填料進(jìn)行增殖，使其形成類似濾膜的作用，使生物濾膜能夠充分發(fā)揮作用。生物膜具有一定的成熟周期，通常在30 d左右，能夠?qū)⑽廴疚锛{入到生物體系中，提高生物處理體系的完善性。為了充分發(fā)揮生物膜的作用，需要將生物膜應(yīng)用在生物濾池中，使生物膜能夠充分發(fā)揮作用，對生物膜技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。而且，需要注重碎石濾床的應(yīng)用，厚度在1.5 m左右，同時(shí)需要避免生物膜堵塞濾床，保障污水能夠順利地流通[3]。

3 污水處理中節(jié)能降耗措施

3.1 總圖優(yōu)化設(shè)計(jì)

某污水處理廠污水處理流程如圖1所示，采用生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水治理，在粗細(xì)格柵的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)砂石的過濾作用，防止砂石流入到污水處理體系，確保污泥能夠順利地流入。粗格柵寬度在50～100 mm，細(xì)格柵寬度在10～40 mm，需要對格柵參數(shù)進(jìn)行合理配置，確保格柵的過濾效果。格柵寬度計(jì)算公式如下

圖1 污水處理工藝流程圖

式中：B為格柵寬度（m）；S為格條寬度（m）；e為格條凈間隙（mm）；n為格條間隙數(shù)。

為了對微生物處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使生物濾膜能夠得到循環(huán)利用，采用了內(nèi)外回流機(jī)制，對凈化不足的污水進(jìn)行循環(huán)處理，提高污水的處理效果。在沉淀池可以對污水進(jìn)行二次沉淀，同時(shí)采用濃縮池、調(diào)節(jié)池對污泥進(jìn)行二次過濾，提高對污泥的分離效果。污水排放過程需要進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，應(yīng)遵循GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，保障污水能夠符合排放指標(biāo)。

3.2 污水處理系統(tǒng)

污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中將會消耗大量的電能，需要采取節(jié)能降耗措施，使污水處理裝置具有完善的性能。在污水處理廠中，電能消耗占據(jù)70%以上，并且污水的處理量較大，采用節(jié)能降耗措施具有必要性，有助于系統(tǒng)性能的優(yōu)化。某污水處理廠生產(chǎn)過程中，進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)采用持續(xù)工作的形式，將會造成電能的額外消耗。為了降低電能的消耗，采用間歇式的供電形式，防止進(jìn)水泵、鼓風(fēng)機(jī)連續(xù)工作，在很大程度上降低了電能的消耗。正常情況下，噸水耗電量為0.912 kW·h，采用間歇式供電方式后，噸水耗電量為0.486 kW·h，耗電量降低了46.7%。該企業(yè)隨處地區(qū)電價(jià)為0.68元/（kW·h），在電費(fèi)方面噸水可節(jié)約0.32元。因此，間歇式供電能夠起到節(jié)能減耗作用。

3.3 調(diào)節(jié)提升泵

污水提升泵是實(shí)現(xiàn)污水處理的重要裝置，需要對提升泵的節(jié)能效果展開分析，并且采用節(jié)能控制措施。污水提升過程中，應(yīng)對水量進(jìn)行控制，一般采用變頻調(diào)速的控制形式，既可以提高水量的控制精度，又能夠降低生產(chǎn)過程的能耗，確保提升泵運(yùn)行的穩(wěn)定性。提升泵節(jié)能控制的方法主要分為2種：第一，根據(jù)污水處理狀況調(diào)節(jié)水泵的數(shù)量，避免水泵之間同時(shí)工作，從運(yùn)行數(shù)量方面來降低能耗，構(gòu)建完善的污水供給條件。第二，避免水泵頻繁啟停。水泵啟動過程會消耗大量的電能，需要控制水泵的啟停次數(shù)，確保主水泵能夠始終處于運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而對啟動次數(shù)進(jìn)行控制[4]。

3.4 節(jié)能減排管理

為了提高污水處理的節(jié)能效果，需要做好節(jié)能減排管理，具體過程如下：首先，需要加強(qiáng)日常設(shè)備管理，對設(shè)備積極采取檢修措施，對老化設(shè)備進(jìn)行更換，降低設(shè)備的能耗。以水泵檢測為例，當(dāng)泵壓力增大時(shí)，不僅影響到供水效率，還會造成能耗的增加，需要對泵壓力進(jìn)行嚴(yán)格檢測，并且做好泵壓力的控制工作。其次，需要做好水量調(diào)度和負(fù)荷管理，對設(shè)備日常耗電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，便于對設(shè)備耗能情況進(jìn)行分析。同時(shí)，需要錯(cuò)開用電高峰期，避免對污水處理效率造成影響，保障污水處理過程能夠順利進(jìn)行。最后，需要做好運(yùn)行體系的管理，對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)備能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，排除不利因素對污水處理的干擾。

3.5 曝氣設(shè)施的節(jié)能控制措施

曝氣設(shè)施運(yùn)行過程中，將會消耗一定的電能，需要提高曝氣機(jī)的節(jié)能效果，對其采取節(jié)能控制措施。曝氣設(shè)備的整體容量較大，在節(jié)能降耗上可操作性較差，為了提高節(jié)能效果，需要注重智能控制技術(shù)的應(yīng)用，對能耗實(shí)施有效的控制。某污水處理廠為了對曝氣設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，采用分段曝氣方式，將曝氣過程分為3個(gè)階段，曝氣量按照40%、30%、20%逐級遞減，對曝氣量進(jìn)行控制，提高能耗的解決效果。為了實(shí)現(xiàn)上述控制過程，需要注重自動化技術(shù)的應(yīng)用，采用智能控制的形式，對設(shè)備控制過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，確保曝氣量的控制精度。實(shí)際上，污水的氧容量具有飽和度，逐漸遞減曝氣符合氧容量的要求，通過合適的氧容量控制達(dá)到節(jié)能作用，保證曝氣設(shè)施控制的合理性。曝氣控制由變頻器進(jìn)行調(diào)速，能夠降低曝氣控制的誤差，進(jìn)而采用精準(zhǔn)化的曝氣形式。

3.6 污水處理節(jié)能的管控

污水處理過程涉及到較多環(huán)節(jié)，需要注重各個(gè)環(huán)節(jié)的節(jié)能控制，對節(jié)能過程進(jìn)行綜合化管控，提高污水處理的節(jié)能水平。通常情況下，污水處理能夠主要集中在格柵、沉沙池環(huán)節(jié)，需要合理采用預(yù)處理技術(shù)，確保格柵設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)，采用規(guī)范化的安裝形式，對格柵采用節(jié)能設(shè)計(jì)措施。一方面，需要注重有效容積的設(shè)計(jì)，確保調(diào)節(jié)池的容易滿足需求，使格柵能夠穩(wěn)定工作。調(diào)節(jié)池容積計(jì)算公式如下

式中：Ve為有效容積（m3）；Qmax為進(jìn)水流量（m3/h）；HRT為停留時(shí)間（h）。通過上式能夠?qū)崿F(xiàn)有效容積的精準(zhǔn)設(shè)定，確保調(diào)節(jié)池能夠穩(wěn)定工作。另一方面，需要注重污水處理的效率控制，避免污水處理過程中發(fā)生堵塞現(xiàn)象，保證裝置能夠穩(wěn)定工作[5]。

3.7 污泥處理的節(jié)能控制技術(shù)

污泥處理過程中，需要注重能耗控制，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在污泥處理中，提高污泥的處理作用。污泥處理包含濃縮、穩(wěn)定和脫水等環(huán)節(jié)，需要將生物氣浮技術(shù)應(yīng)用其中，提升對污泥的濃縮效果，提高污泥處理效果的完善性。對厭氧、好氧生物進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，需要進(jìn)行穩(wěn)定性處理，確保微生物能夠發(fā)揮污水凈化作用，通過微生物的穩(wěn)定工作來降低能耗，并且提高污水處理的效率。污水處理具有一定的難度，脫水環(huán)節(jié)采用機(jī)械處理方式，將會消耗大量的電能。為了對脫水環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，需要將機(jī)械脫水和自然脫水相結(jié)合，增強(qiáng)對污水的揮發(fā)作用，通過自然脫水降低一部分能耗。機(jī)械脫水應(yīng)采用離心脫水方式，對不易揮發(fā)的物質(zhì)進(jìn)行分離，使污水處理工藝得到有效改進(jìn)。

3.8 藥劑消耗節(jié)能

污水處理過程中，需要注重藥劑消耗的節(jié)能，合理對藥劑進(jìn)行使用，對節(jié)能效果進(jìn)行完善。藥劑是除磷、消毒的關(guān)鍵，需要對除磷方式進(jìn)行改進(jìn)，采用高分子混凝劑進(jìn)行除磷，進(jìn)而降低藥劑的消耗。污泥消毒可采用輻射技術(shù)，代替高溫、高壓消毒方式，能夠降低能源的消耗，同時(shí)減少藥劑的用量。在生物處理技術(shù)下，能夠降低藥劑的用量，通過微生物對污染物進(jìn)行處理，確保污染物的降解效果。微生物治理污水是一項(xiàng)重要技術(shù)，需要注重該技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，使生物處理方式與藥劑使用相協(xié)調(diào)，從技術(shù)層面降低藥劑的用量，甚至不使用化學(xué)藥劑，提高污水節(jié)能控制的穩(wěn)定性，增強(qiáng)對電能消耗的抑制作用，促進(jìn)污水處理節(jié)能降耗的全面實(shí)施。

4 結(jié)論

綜上所述，污水處理是環(huán)境保護(hù)的重要工作，關(guān)系到環(huán)境未來的發(fā)展，需要對污水進(jìn)行嚴(yán)肅處理，關(guān)注創(chuàng)新性污水處理技術(shù)的動態(tài)，注重污水處理技術(shù)的更新與運(yùn)用，促進(jìn)污水處理技術(shù)的提升。污水處理還要注重節(jié)能控制，降低污水處理過程中的能源消耗，使污水處理能夠保持良好的效率，保障污水處理技術(shù)的改進(jìn)效果。