工業污水處理過程節能優化控制方法

中環清科（嘉興）環境技術研究院有限公司 顧琪芳，樊宇坤，周婷

社會經濟高速發展帶動工業的發展，工業產業效益也在不斷提升。但工業污水排放問題處理不善，對生態環境造成嚴重影響。如果不能妥善處理工業污水，就會造成生態環境惡化，直接影響人們的生存環境。因此，需要做好工業污水處理研究工作，引入節能優化控制措施，在保證污水處理質量的基礎上，降低能耗，實現污水處理與節能降耗的平衡發展。

一、工業污水處理中節能優化控制的必要性

工業污水處理過程中節能優化控制起著重要作用，推進節能優化控制技術的落實，改善傳統污水處理技術的不足，有效降低能耗，優化處理工藝，提高工業污水處理質量。具體措施如下：

（一）有助于控制能源消耗

工業污水處理作為現代社會環境保護領域研究的重要問題，也是工業化發展過程中需要解決的現實問題。如果無法提高工業污水處理效果，就會嚴重影響生態環境，甚至出現部分可以循環利用水資源浪費的情況。

因此，工業污水處理中應用節能優化控制技術，可以一定程度減少污水處理過程中的能耗。通過對現有污水處理技術與工作操作流程進行優化、升級，全面落實節能優化控制理念，最大限度減少能耗，實現可回收再利用水源的目的。

（二）有助于優化處理工藝

隨著科學技術的進步與發展，工業污水處理過程中應用各種新型技術手段。結合工業污水處理現狀，污水處理過程中工藝手段也是最大能耗所在。需要針對這一情況，對現有工藝手段進行優化，有效處理工業污水，避免嚴重浪費能源的情況。同時，還需要針對性改善傳統污水處理過程中的對應反應條件，提高污水處理效果。通過合理利用這一方式，污水處理過程中不斷擴大適用范圍，進一步提高工業污水處理效果。

二、工業污水處理現狀及存在問題分析

（一）工業污水排量大，涉及范圍較為廣泛

工業污水不同于生活污水，工業污水排放總量較多，實際中部分企業不重視污水處理，簡單處理或是不處理直接排放到自然環境中，直接污染周邊水資源，影響到河流生態功能發揮，水資源污染影響范圍極廣。同時，當前國內面臨著越來越嚴重的水資源短缺問題，而工業污水污染范圍卻在不斷擴大，污水處理難度增加，造成嚴重影響。此外，工業污水排放直接影響到人們生活用水，造成部分地區飲用水質量下降，威脅到當地居民的生命安全，需要提高對工業污水處理的重視度。污水處理站、企業采取的污水處理措施大都缺乏科學技術方法，部分技術設備存在明顯問題，無法滿足污水處理要求。特別部分河道附近工廠，只是簡單處理工業污水問題，并未做好深度處理和干預而直接排放，致使污水排放處理效果不佳。工業污水處理技術問題較多，比如小型造紙廠排放污水中，存在大量毒害物質。添加藥劑之后，會產生較多淤泥，沉淀后形成分層淤泥形態，毒害物質濃度大，致使工程實況與預計要求差異明顯。

（二）環保意識薄弱，影響到人們正常生活

企業環境意識薄弱導致污水的污染程度越來越高，污水排放與處理的代價也就越來越高，會增加企業的生產成本，使企業的利潤率下降，這些因素直接影響到污水的循環利用。此外，企業所產生和排放的污水可能會含有有毒物質，如果不及時采取科學手段予以處理，就會造成環境污染，還會直接影響人們的身心健康，加劇社會問題。在工業污水治理中，企業環保意識薄弱，不注重處理工業污水，將環境保護、污水治理看作無用功。但是為了響應國家環保要求，企業開展工業加工時，遵循標準規定，編制科學化污水處理方案，然而處理結果與標準要求相符性，只是形式流程。大部分工廠對于污水處理的關注度不足，沒有及時更新污水處理設備與技術。企業為了獲得高經濟效益，在污水處理中存在偷工減料行為，致使污水處理管道不滿足要求，極易導致資源二次污染。

（三）污水處理技術落后，資金投入力度不足

由于受到生態環境破壞等不利因素的影響，國家開始采取措施督促企業采取有效的污水治理方式，并提高污水治理的標準，從而導致污水處理難度加大，以往的污水處理方案難以適應目前的形勢。所以，企業需要采用更先進的污水處理技術，提高污水處理質量。但目前，污水處理技術水平還不夠先進，面臨的問題更加多元，且不能很好地解決。此外，企業對相關設備的投入不足，相關技術人員也嚴重缺乏，使技術設備處于落后狀態，無法處理更多的污水，后期的維護費用也非常高。因此，化工行業環保工程的發展一直停滯不前，難以與當前的生態環境相協調。

注重改善環境問題，治理污水污染，并非在短時間內可以完成，需要加大資金投入。多數企業工廠污水治理，并未做好資金支持工作，也沒有研發相關治理技術，過度追求經濟效益，致使工廠污水治理不達標，以低投資措施為主，無法滿足工業污水治理標準。企業在選擇污水處理技術時，應當按照處理目的，合理選擇處理方案與技術，立足于污水治理角度分析。工業污水處理，技術人員應注重分析污水實況，制定科學化措施予以處理。

三、工業污水處理過程節能優化控制方法

工業污水處理過程中應用節能優化控制技術，需要綜合考慮各方面因素，制定科學合理的技術方案，進一步提高工業污水處理質量，降低能耗，具體措施如下。

（一）整體設計階段的環保節能理念實施

工業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，做好工藝的優化和設備的合理選型，從而能夠從源頭上降低能耗，減少污染物的產生。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，確定監測取樣位置，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，科學準確地計算水頭損失。除此之外，對工業污水處理而言，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，更有利于降低電能的損耗。

（二）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，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。

（三）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。因此在實際進行工業污水處理時，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。在工業污水處理過程中，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，則是以機械曝氣方式為主，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臺設備中，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。

（四）污泥處理階段融入環保節能理念實施

污泥處理是工業污水處理的重要組成部分，由于工業污泥來源較為豐富，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。其本身有著以下優勢：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。

四、工業污水處理節能降耗技術發展趨勢分析

工業污水處理領域運用節能降耗技術，需要綜合考慮各方面因素，對其技術發展趨勢進行分析，整體呈現出智能化、網絡化和高效化的發展方向，具體如下。

（一）智能化方向發展

作為工業制造的主力技術以及重要發展和研究對象，機械自動化技術在人工智能等技術的推動下，智能化水平不斷提升。在智能制造中，借助專用程序實現對人行為的模仿。由此發展而來的無人機駕駛、自動駕駛、自動操作技術等，都是借助人機交互功能的研發，還能提供更加精準的服務。這就需要根據實際情況進行選擇，實現提高工業污水處理智能化水平的目的。

（二）網絡化方向發展

作為未來工業污水處理的主要研究方向，網絡化發展備受關注。借助網絡科技，在進行遠程監控的基礎上，實現對電力設備、工業污水處理以及運營管理等方面的高效管控，從而進行有效的溝通和數據交換，這對于優化資源配置，提升運營效率，改善運行的安全性都具有重要意義。

（三）高效化方向發展

隨著科學技術進步與發展，節能降耗技術將與其他技術融合，實現提高技術性能的目的。節能降耗技術將會主動融入計算機、機械學等內容，持續擴大應用范圍，控制生產成本，提高企業效益。同時，新型系統中節能降耗技術充分滿足生產需求的，簡化生產指令，節約生產實踐，促進產品性能提升，達成提高生產效率的目的。

五、結束語

綜上所述，工業污水排放直接影響到周邊生態環境，這不符合可持續發展理念。當前工業污水處理過程中存在能耗過高的情況，這就需要在保證污水處理的基礎上降低能耗，也是當前需要改進與優化的措施。技術人員需要在實際工作中進行改進與優化，實現提高工業污水處理效果和推進社會可持續性健康發展的目的。