城市污水处理工艺流程及污水处理各个环节节能途径

冯鹏羽+陈辉

摘 要：本文介绍并分析了污水处理工艺流程，并针对污水处理各个环节提出有效的节能途径。指出了常用的污水处理过程中能耗过高的突出问题，建议使用高效机电设备增加变频器的使用范围。污水再生利用也是解决污水处理能耗高的途径之一。

关键词：污水能耗与功效；变频控制器；生态处理；自净

1 前言

目前我国城市污水处理率低，环境污染压力大，但现行的处理技术多数面临高额资金的投入的难题，当前迫切需要低能耗、生态型的污水处理技术。并且，随着人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我国城市污水排放量持续增长。我国水污染治理重点已经开始从工业点源为主的控制治理，逐步转变为以城市生活污水为主的控制治理。如何经济有效的解决生活污水的污染问题已成为一个亟待解决的难题，引起了人民群众和政府部门的极大关注。

然而污水处理的费用也是一个很大的问题，要想将污水和废水处理好，对环境的污染降到最低，我们就必须以最经济的方式处理污水，这就涉及到一个污水能耗与功效的问题。下面就光大水务德州南运河污水处理厂的部分流程進行分析，提出更好的解决方法，使以后的污水处理更加容易，更加全面，将污水对环境的污染降到最低的限度。

2 污水处理厂的工艺流程及进出水水质

（一）光大水务南运河污水处理厂概述

位于德州市德城区二屯镇西北部，项目占地145.5亩，设计处理规模15万吨/日，分两期建设，一期建成7.5万吨/日，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准

采用预处理+AAO生物脱氮除磷+深度处理工艺。预处理单元由细格栅和曝气沉砂池组成，二级处理单元有AAO生物池和二沉池，深度处理采用过滤+紫外线消毒工艺。

3 污水处理各个环节的节能途径

3.1 再生回用以减少深度处理

城市污水处理出水的再生利用在我国，花费大量的投资建设了城市污水处理厂，但经过处理后的再生水并没有得到充分利用，在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用，发展再生水在农业灌溉、绿地浇灌、道路保洁、补给河道、生态恢复和工业冷却水及地源供热等。中水回用提高水资源的循环利用率，降低自来水的消耗，同时降低了污染物排放总量，有助于德州构建节约型和生态型城市。污水厂出水水量大，水质稳定，深度处理过程中使用中水进行反洗滤池，故一定程度的中水回用可以有效缓解水资源不足，提高水资源利用率。

城市污水再生利用，应根据用户需求和途径，合理确定用水的水量和水质。以南运河厂为例，为使污水可以达到再生利用深度处理就采用了过滤+紫外线消毒工艺。因此，缺水城市和水环境污染严重的地区，在规划建设远距离调水前应积极实施城市污水再生利用工程，同时做好非投资性或低投资性的节水减污工作。

城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原则，按照远期规划确定最终规模，以现状水量及用水需求为主要依据确定实施规模。城市污水再生利用规模、处理程度、处理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上，既要满足要求又要经济合理。目前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、城市杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却和补充地表水上。

但是，城市污水再生过程和再生水的使用应确保公众和操作人员的健康安全，以及周边的环境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和传播。再生水使用应满足国家和地方有关污水再生利用的水质标准和规定，处理工艺的选择，尤其是工艺的可靠性和安全性的保障，应经过严格的专家论证、评估和主管部门的批准。

3.2 环境自净和生态处理以降低能耗

水体自净是因为"污染物质"可以作为其它生物生长所需的原料.污水的生物处理是利用生长 繁殖来消耗水中的污染物质.主要以碳源，氮源的形式被消耗.关键就是生物链的平衡，其实所 有的污染都是因为破坏了生物链。污染物质排入量小于水体自净的能力范围。

南运河污水处理厂已经变为了水文循环的组成部分，清澈达标的出水一部分通过自流的方式周边水渠和运河中，还有一部分通过输送管道进入了岔河，使河流水体能维持或变成供下游使用的原水源，不仅经济而且减少风险并发挥河流自净能力。正因为自然环境自身有很强的处理污水能力，我们可以用生态的方法处理污水，这样不仅可以获得很好的处理效果还能省去很多处理费用，是两全其美的方式。目前生态处理方法中很多处理方法都存在占地多，处理流量小的问题。所以生态处理方法要因地制宜，用在空地较多、生物生长好的地方，像人工湿地、土壤层微生物滤池、植物浮床等都是很好的生态处理方法，能耗低，很值得推广引用。

3.3 各个处理构筑物的节能途径

在污水处理流程中，各个污水处理构筑物的节能途径很多，下面就污水处理流程中各个构筑物的方法进行分析。

1、曝气设施的节能途径

国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，因而节能应从选择高效机电设备，多利用的变频设备及减少高峰用电要求等方面入手。曝气系统的能耗相当大，南运河污水处理厂在格栅后段加入曝气沉砂池，通过曝气以及水流的螺旋旋转作用，使重颗粒下沉。同时污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除随水流带走，并起到预曝气作用。生物池的曝气系统也是采用盘式微孔曝气器，严格控制曝气量，有效控制了溶解氧的过高或过低，非常有效的做到了节能降耗。

2、广泛使用变频控制器

变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水，空调等领域。变频控制器风机、水泵在水处理行业是经常使用的通用机械。以往，风机、水泵采用恒速交流电动机拖动，通过调节挡板或阀门开度大小来调节风量或流量，这势必造成电能的浪费。若利用变频调速技术，以调节电动机转速的方法取代调节挡板或阀门，则将达到节约电能目的。普通水泵就是用普通电机带动水泵转动，即所谓的工频电机。我们日常用的频率50Hz，不可调速。水泵调节流量需要通过阀门节流来实现同，所以不节能。变频也就是可调节频率，变频电机就是可以调节转速调节流量，达到节能的目的，还有启动电流小，维护工作量小的优点。

4 其它

加强职工技能培训，实现班组成本控制 南运河污水处理厂以要求高素质、高技能、高责任心的职工上岗，以岗带面，一岗多能，与此同时总公司狠抓职工技能培训，每年都针对运行人员进行岗位培训，以提高职工综合素质。

5 结论

由于近几年国家只注重污水处理厂数量的建设而不注重污水处理厂的节能建设，随着近几年来电费、药剂、人力等费用的不断上涨，使污水处理厂的运行费用不断增加，甚至造成了一大批污水处理厂不能正常运转。所以对污水处理厂进行能耗分析，发挥污水处理厂的巨大节能潜力，提高污水处理厂的经济效益，是保障污水处理厂正常运转的重要措施，同时也有利于缓解社会能源日益紧张的局面。在污水处理厂的设计、建设中，尽可能的优化设计，选择合理的处理工艺，实际合理的构筑物，使用节能的设备；在污水处理厂的运行中，要大胆运用先进的技术实现设备的优化运行，加强管理，实现污水的资源化和再利用，那么污水处理才能逐渐向高效低耗的方向发展，实现其社会效益。

冯鹏羽 陈辉

摘 要：本文介绍并分析了污水处理工艺流程，并针对污水处理各个环节提出有效的节能途径。指出了常用的污水处理过程中能耗过高的突出问题，建议使用高效机电设备增加变频器的使用范围。污水再生利用也是解决污水处理能耗高的途径之一。

关键词：污水能耗与功效；变频控制器；生态处理；自净

1 前言

目前我国城市污水处理率低，环境污染压力大，但现行的处理技术多数面临高额资金的投入的难题，当前迫切需要低能耗、生态型的污水处理技术。并且，随着人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我国城市污水排放量持续增长。我国水污染治理重点已经开始从工业点源为主的控制治理，逐步转变为以城市生活污水为主的控制治理。如何经济有效的解决生活污水的污染问题已成为一个亟待解决的难题，引起了人民群众和政府部门的极大关注。

然而污水处理的费用也是一个很大的问题，要想将污水和废水处理好，对环境的污染降到最低，我们就必须以最经济的方式处理污水，这就涉及到一个污水能耗与功效的问题。下面就光大水务德州南运河污水处理厂的部分流程进行分析，提出更好的解决方法，使以后的污水处理更加容易，更加全面，将污水对环境的污染降到最低的限度。

2 污水处理厂的工艺流程及进出水水质

（一）光大水务南运河污水处理厂概述

位于德州市德城区二屯镇西北部，项目占地145.5亩，设计处理规模15万吨/日，分两期建设，一期建成7.5万吨/日，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准

采用预处理+AAO生物脱氮除磷+深度处理工艺。预处理单元由细格栅和曝气沉砂池组成，二级处理单元有AAO生物池和二沉池，深度处理采用过滤+紫外线消毒工艺。

3 污水处理各个环节的节能途径

3.1 再生回用以减少深度处理

城市污水处理出水的再生利用在我国，花费大量的投资建设了城市污水处理厂，但经过处理后的再生水并没有得到充分利用，在城市污水处理决策中应充分考虑污水的再生利用，发展再生水在农业灌溉、绿地浇灌、道路保洁、补给河道、生态恢复和工业冷却水及地源供热等。中水回用提高水资源的循环利用率，降低自来水的消耗，同时降低了污染物排放总量，有助于德州构建节约型和生态型城市。污水厂出水水量大，水质稳定，深度处理过程中使用中水进行反洗滤池，故一定程度的中水回用可以有效缓解水资源不足，提高水资源利用率。

城市污水再生利用，应根据用户需求和途径，合理确定用水的水量和水质。以南运河厂为例，为使污水可以达到再生利用深度处理就采用了过滤+紫外线消毒工艺。因此，缺水城市和水环境污染严重的地区，在规划建设远距离调水前应积极实施城市污水再生利用工程，同时做好非投资性或低投资性的节水减污工作。

城市污水再生利用规划建设要依照客观需要和实际可能的原则，按照远期规划确定最终规模，以现状水量及用水需求为主要依据确定实施规模。城市污水再生利用规模、处理程度、处理流程、输水方式、再生水质、使用用途的选择上，既要满足要求又要经济合理。目前城市污水再生利用应着重于农业灌溉、城市杂用、景观水体、生活杂用、工业冷却和补充地表水上。

但是，城市污水再生过程和再生水的使用应确保公众和操作人员的健康安全，以及周边的环境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和传播。再生水使用应满足国家和地方有关污水再生利用的水质标准和规定，处理工艺的选择，尤其是工艺的可靠性和安全性的保障，应经过严格的专家论证、评估和主管部门的批准。

3.2 环境自净和生态处理以降低能耗

水体自净是因为"污染物质"可以作为其它生物生长所需的原料.污水的生物处理是利用生长 繁殖来消耗水中的污染物质.主要以碳源，氮源的形式被消耗.关键就是生物链的平衡，其实所 有的污染都是因为破坏了生物链。污染物质排入量小于水体自净的能力范围。

南运河污水处理厂已经变为了水文循环的组成部分，清澈达标的出水一部分通过自流的方式周边水渠和运河中，还有一部分通过输送管道进入了岔河，使河流水体能维持或变成供下游使用的原水源，不仅经济而且减少风险并发挥河流自净能力。正因为自然环境自身有很强的处理污水能力，我们可以用生态的方法处理污水，这样不仅可以获得很好的处理效果还能省去很多处理费用，是两全其美的方式。目前生态处理方法中很多处理方法都存在占地多，处理流量小的问题。所以生态处理方法要因地制宜，用在空地较多、生物生长好的地方，像人工湿地、土壤层微生物滤池、植物浮床等都是很好的生态处理方法，能耗低，很值得推广引用。

3.3 各个处理构筑物的节能途径

在污水处理流程中，各个污水处理构筑物的节能途径很多，下面就污水处理流程中各个构筑物的方法进行分析。

1、曝气设施的节能途径

国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，因而节能应从选择高效机电设备，多利用的变频设备及减少高峰用电要求等方面入手。曝气系统的能耗相当大，南运河污水处理厂在格栅后段加入曝气沉砂池，通过曝气以及水流的螺旋旋转作用，使重颗粒下沉。同时污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除随水流带走，并起到预曝气作用。生物池的曝气系统也是采用盘式微孔曝气器，严格控制曝气量，有效控制了溶解氧的过高或过低，非常有效的做到了节能降耗。

2、广泛使用变频控制器

变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显。因此，交流变频调速已逐渐取代了过去的传统滑差调速、变极调速、直流调速等调速系统，越来越广泛的应用于冶金、纺织、印染、烟机生产线及楼宇、供水，空调等领域。变频控制器风机、水泵在水处理行业是经常使用的通用机械。以往，风机、水泵采用恒速交流電动机拖动，通过调节挡板或阀门开度大小来调节风量或流量，这势必造成电能的浪费。若利用变频调速技术，以调节电动机转速的方法取代调节挡板或阀门，则将达到节约电能目的。普通水泵就是用普通电机带动水泵转动，即所谓的工频电机。我们日常用的频率50Hz，不可调速。水泵调节流量需要通过阀门节流来实现同，所以不节能。变频也就是可调节频率，变频电机就是可以调节转速调节流量，达到节能的目的，还有启动电流小，维护工作量小的优点。

4 其它

加强职工技能培训，实现班组成本控制 南运河污水处理厂以要求高素质、高技能、高责任心的职工上岗，以岗带面，一岗多能，与此同时总公司狠抓职工技能培训，每年都针对运行人员进行岗位培训，以提高职工综合素质。

5 结论

由于近几年国家只注重污水处理厂数量的建设而不注重污水处理厂的节能建设，随着近几年来电费、药剂、人力等费用的不断上涨，使污水处理厂的运行费用不断增加，甚至造成了一大批污水处理厂不能正常运转。所以对污水处理厂进行能耗分析，发挥污水处理厂的巨大节能潜力，提高污水处理厂的经济效益，是保障污水处理厂正常运转的重要措施，同时也有利于缓解社会能源日益紧张的局面。在污水处理厂的设计、建设中，尽可能的优化设计，选择合理的处理工艺，实际合理的构筑物，使用节能的设备；在污水处理厂的运行中，要大胆运用先进的技术实现设备的优化运行，加强管理，实现污水的资源化和再利用，那么污水处理才能逐渐向高效低耗的方向发展，实现其社会效益。