污水处理厂节能降耗的有效措施探讨

高 剑 郑茜茜

1 温州市苍南公用事业发展有限公司 浙江 温州 325803

2 温州市排水有限公司 浙江 温州 325000

污水处理厂也可被称为污水处理站，主要作用是将污染源产出的废水、污水进行加工过滤，通过降低水中污染浓度的方式来达到排放标准，并满足环境的要求。随着我国人口基数增多，人均用水量与工业用水总数急剧增加，为了确保污水质量满足排放标准，污水处理厂需要提高工作效率与数量，这就导致污水处理企业在能源消耗方面逐渐增大[1]。想要有效降低能源消耗，必须明确耗能所在，从而提出应对策略，才能在确保工作量的前提下完成节能降耗的目标。

1 污水处理厂能源消耗现状分析

我国的污水处理行业相对来说发展较晚，使用需求主要以国防尖端以及工业，自改革以来，我国经济快速的发展，随着人们生活质量的提升，增加了对污水处理的需求。自二十世纪90年代开始，国内污水处理行业进入了发展加速期，对于污水处理的需求与要求等增长速度远超于其他国家。据统计，在2000年我国污水产量就已高达46万吨，到2004年已经增长至236万吨，年增长率持续在82.6%，所占的国内市场比重也增长至52.8%，而相对于世界污水处理产业也才处于6%的速度增长。根据近期数据统计，截止到2020年4月份，我国存在历史最久的污水处理厂所处理的污水已高达109亿吨，因为处理厂技术相对落后，所以无论是运行成本还是所用能源都是巨大的，不仅增加了环境污染的风险，还增加了政府财政负担，并影响到周边居民们的生活与工作[2]。

污水处理厂属于一种能源消耗较高的行业，主要利用的能源有药剂、电能以及燃料等，其中应用最多的能源就是电能，而电能在污水处理中的消耗主要作用在生物处理充氧、水利提升、污泥处理、厂区照明、混合推流等环节中。

2 污水处理厂能耗构成

想要有效落实污水处理厂能耗降低的工作，就需要明确能耗的重要构成，从而掌握努力方向，在满足污水处理工作量的基础上实现节能降耗的研究策略。污水处理是通过专业的工艺实现的，主要分为三个级别，一级处理是通过机械处理，例如沉淀、气浮、格栅等来过滤水中的油脂试块等杂物；二级处理是通过生物化学进行处理，通过微生物把污水中的污染物进行降解；三级处理是深度处理，把水中的营养物质去除，然后利用紫外线、氯等技术实现对污水的消毒。在实际工作中，通常会通过不同的水质情况与水源特点来选择处理级别[3]及工艺组合。

想要有效落实节能降耗的工作目标，就需要在掌握污水处理基本流程的基础上对能耗构成具有深入的了解，明确能耗结构，从而进行对策的探究。结合大部分污水处理厂的情况来看，不同工作环节所产生的能耗也是不等的，其中鼓风曝气以及机械曝气电机、污泥泵、污水提升泵等环节的工作都属于电能消耗，而污泥消化投加所用的是热能，这些都是属于直接的能耗。污水处理厂处理在运行过程中产生直接能耗，还有资源、物料类的能源消耗，如絮凝剂、石灰、活性炭等。

3 污水处理厂节能降耗有效措施

结合我国污水处理厂的能耗状况进行分析，对曝光设备、污水提升泵、处理环节等能耗较高的工作环节进行分析并提出有效对策，从而促进节能降耗工作的落实，有效改善污水处理厂能耗高的问题[4]。

3.1 曝气设备节能措施

曝气是污水处理厂中消耗电能最高的一项设备，想要加强节能降耗的效果就必须完善曝气机。据统计，污水处理厂电能总消耗的半数以上都是由曝气机消耗的，主要做法可以参考如下几点：

3.1.1 在曝气设备中加入变频技术，利用变频器调节交流电机的转动，把风机流量调节在可控范围内，从而实现风机节能降耗的目的。

3.1.2 通过内部处理来实现节能降耗，通过溶解氧的自动控制系统对溶解氧浓度进行把控。在实际工作中，溶解氧浓度可以直接对污水处理效果造成影响。所以，通过溶解氧控制系统可以自动实现科学合理的浓度把控，再加上人工操作，减少产出结果的误差，从而减少能源消耗，达到节能的目的。

3.1.3 通过对曝气设备系统的改善，可以对曝气设备采取精准的控制，达到节能目的。比如，积极与相关部门交流协作来改善设备，从而实现节能目标。在实际工作中结合曝气设备的设计，通过对不同环节的占比实现控制，如第1环节控制占比为35%，二三环节控制占比为30%、25%来设置曝气，不仅能够提升曝气设备工作的效率，还能实现节能降耗的目标。

3.2 污水提升泵站节能措施

污水处理工作环节中能源消耗较大的还有污水提升泵设备，而此设备属于单独消耗能源较高的，对泵的设计问题进行改善与提升，可以在确保水质符合标准的前提下实现节能降耗。在实际工作中，消耗能源高的主要原因在于电机效率较低，不能满足提升泵的工作需求，同时，结合实际情况观察来看，大部分提升泵存在控制不合理的现象，所用设计对能源的消耗非常大。所以，根据实际情况与观察结合进行分析，想要在确保水质标准的前提下实现提升泵节能的工作目标，可以考虑如下几点：

3.2.1 明确提升泵在工作中的弊端，以及工作原理，结合实际情况将原有的提升泵换为变频泵，从而提高泵机工作效率，在确保水质的基础上实现节能目标。结合实践情况来看，大部分把提升泵替换为变频泵的污水处理厂，可以在泵机消耗总能的基数上节省12%的能源，并且变频泵相较于之前泵机系统工作效率更高，且能保障了水质符合要求。

3.2.2 将原本为工频的泵机替换为变频泵机，然后经由人工对泵机改造，转变为变频调速泵机，结合污水处理厂实际情况运行，从而实现节能降耗的工作目标。

3.2.3 在泵机设备中采用多级动态液位控制技术，通过对转速与台数的控制，来实现对定速泵流量的把控，在确保满足工作需求的前提下对控制流量在一定的平均值上。在实际工作中，如果遇到水流波动相对较大的情况下，可以通过增减运转的台数来控制泵机的工作速率，从而降低工作消耗。

3.2.4 严格规范泵机操作，水泵在使用期间经过不断的摩擦会降低工作质量，但是由于水泵在污水处理系统中是非常重要的设备，所以为了保证工作需求会提高速率，而如果长期速率过高就会导致设备的磨损，一方面增加了设备出现损坏的几率，一方面长期磨损状态下工作会增加能源消耗。所以想要实现节能降耗，就需要定期检查水泵设备运行情况，严格要求操作规范，并定期进行设备养护，从而减少设备磨损、损坏等情况，为能源降低提供保障。

3.3 污泥处理环节的节能措施

通过对污水设备进行节能完善后，需要对污泥设备进行有效的处理，才能完善污水处理厂的完整节能工作。污泥处理工作的环节相对较多，并且需注重资源的回收和利用，简单来说污泥处理可以分为三个步骤，分别是脱水工作、稳定工作、浓缩工作，具体节能策略可以参考如下几点：

污泥脱水环节主要以两种方法为主，即自然脱水以及机械脱水。相对来说自然脱水的工作效率较慢，不能满足污泥处理的工作量需求，并且会增加机械磨损率，所以为了确保工作效率与工作需求，一般情况下污水处理厂都会采用机械脱水。在采用机械脱水的过程中，需要重视污泥处理不同环节的运作，在实际工作中污泥处理通常会分为厌氧、好氧与堆肥等环节，部分污水处理厂在进行污泥处理时不会采取措施进行脱水，但是无法满足工作效率的需求。一般情况下，厌氧环节在稳定过程中会产生一定能量，可以通过厌氧产生能量来补充。污泥的处理过程中存在的浓缩环节通常会采用气浮技术，如果用生物气浮来代替以往的技术可以有效提高浓缩速度，从而实现节能目标。通过对污泥进行处理后，可以利用回收的方法来实现能源再利用。例如，日本污水处理厂在进行污泥处理中会通过厌氧技术来实现污泥的消减，然后通过处理产出沼气进行回收与利用，把污泥作为燃烧原料，并把燃烧后的污泥进行堆肥处理，不仅实现了节能要求，还突破了回收利用的工作目标。

结束语：污水处理厂是城市发展中的重要角色，因为人口基数的增多，环境治理需求的提高，导致污水处理工作增大，能耗也相应增加，所以污水处理厂推进节能降耗成了一种发展趋势。为了更有效的实现节能目标，要全面了解节能降耗目标的意义，并掌握消耗能源的主要构造。本文通过对曝气、泵机、污泥处理等技术在确保水质、工作量满足污水处理工作需求的基础上，提出节能策略，从而有效提升节能降耗成效，促进污水处理厂走向稳定、高效的发展路线。