城市环境污水处理过程节能优化控制方法探索

张永合

（兰州资源环境职业技术大学，兰州 730021）

在我国社会经济快速发展的当下，城市化进程不断加快，保护生态环境的理念已经深入人心，绿水青山就是金山银山的理念进一步得到了贯彻落实。这是因为过去我国采取的粗放式经济发展模式，经过实践已经得到认证是不适宜我国社会经济发展模式的。尽管在一定时间内粗放式的经济发展模式确实起到了提升经济水平，改善人民生活水平的作用，但是从长远来看，粗放式的经济发展模式也对我国的生态环境造成了极大的破坏与威胁。引发了大气污染、水污染、噪音污染和垃圾污染等。对于人体的生命健康、安全更是有着严重的影响。那么在今天我国的社会经济水平集聚发展的情况下，在我国成为了世界第一大经济体时，人们的生活质量水平与之提高的现状下，随之而来的环境问题却又变相地降低了人们的生活质量。尤其是在城市化进程中。由于早期城市规划不完善、不标准及后期人口快速增加，城市间日益减少及生产规划不规范等问题导致城市污水成为影响城市居民的一个重要问题。

对此，城市管理者需要使用对应的污水处理技术，重新还城市居民一个绿水蓝天。怎样处理好城市的污水工作关系到城市居民能否健康舒适地在城市中继续生活下去，也是城市环境工程改造，平衡人与生态关系的重要举措。但在污水处理过程中，又出现了新的问题，那就是污水处理技术消耗的能源较多，城市需要承担过高的成本。尤其是中西部地区和经济水平偏低的城镇，长时间下去将无力承担，最终导致污水横流，城市环境被破坏。这一幕过去在不少城市已经上演过了。因此，对于城市管理者而言，需要考虑的不仅是处理污水，还要完善该技术，实现对其的优化节能控制，这样能够减少成本需求和能源消耗，这才符合国家号召的可持续发展社会的建设要求。

1 城市污水的主要来源

城市由于其承担了居民的生活生产工作等重要功能，带来了许多不同种类的污水。最为常见的就是生活污水，从人们日常使用的洗菜淘米水到冲刷卫生间的用水，还有清洗家居环境等相关用水，相对而言，生活污水由于生活特性会存在大量的有机污染物，如果未经处理直接排放，会给城市的土壤带来严重的危害。许多人认为，生活污水不都是生活中使用完的污水，甚至还可以二次利用，怎么会对环境造成严重污染呢？实际上是生活污水中自带的有机污染物和不同的元素，在多重因素作用下，不处理的话将直接影响外界环境。城市污水中污染最厉害的往往就是工业废水，对于外界环境的影响最大。许多重工业城市早起排出的污水更是能直接污染一整条河流。所以，工业污水不进行有效处理，无论其如何排出，都将对周围环境和人造成严重威胁。即便经过处理，工业废水也可能存在难以降解的有毒物质，还是会污染周边环境，这需要相关技术人员不断努力研发新技术。还有一种是城市的径流污水。由于雨雪天气的影响，天空中的降水在冲刷了建筑物和街道以后，将废渣、垃圾和杂质等一同带入下水道中，形成城市径流污水。表面上看径流污水的危害不大，但是由于径流过程中掺杂的物质未知，所以也需要进行处理再排出。城市污水由于多种污水的混合导致杂质复杂，多种元素在化学反应后强化了污水处理的难度。

2 污水节能优化控制方法研究的重要意义

2.1 降低能源消耗

自21世纪以来，节能减排成为世界各国发展面临的首要课题。一方面是随着世界人口的快速增长，世界各国的能源消耗与日俱增，尤其是发达国家和发展中国家的工业化进程持续推进。无论是工业生产还是其他行业的发展，都无比依赖能源的消耗。能源消耗的快速增加对于各国的发展而言都是一个巨大的负担。尤其是水资源的消耗。本身水资源的使用就是各行业都离不开的重要资源。而伴随着人口的快速增长，相对应的水资源的消耗也是与日俱增。而优化废水治理是减少水资源消耗的一个重要手段。通过对污水的有效处理，一方面可以减少污水处理过程中对净水资源的消耗，另一方面也可以在一定程度上加强对水资源的循环利用，这是人类社会建立可持续发展社会的重要途径。尤其对于我国而言，在南水北调工程实施以后，我国南方地区的地下水位已经出现干涸及地层下降的现象，对于我国总体发展而言是不利的。因此利用污水处理技术手段来减少水资源的消耗，提高对污水的循环使用，能够将对水资源的消耗减少到最低。同时也能够最大程度地降低水污染，可谓一举两得。

2.2 优化城市环境污水处理条件

城市化进程的快速推进，使得城市污水混杂了居民污水、工业废水等多种污染水源。那么多种污染水源的混合夹杂着不同的污染杂质，对于污水处理就提出了较高的要求。现阶段来说，东南沿海城市由于城市经济发展实力较强，有着较好的污染处理技术手段和机械设备能力。而对于中西部城市和偏远农村等地区来说，其对于污水的处理无论是技术手段还是机械设备等都较弱。因此污水复杂化的本身也是对污水处理能力技术要求不断更新换代的一个重要原因。相对于城市环境污水处理的要求，本身基础设施就应当不断进行更新换代，并且对于节能优化也有较高的要求。如果在污水处理过程中无法实现节能优化，那么就意味着污水处理成本的增加，这对于城市的发展无疑是一大阻力。而高额的成本往往也会让城市管理者不愿继续坚持。处理污水，反而会阻碍城市污水处理事业的进一步发展。因此研究好污水节能优化的控制方法，在一定程度上能够帮助城市减少污水处理成本、优化污水处理手段和提高污水处理效率。

2.3 推动经济效益的增长

现在优化技术的不断发展和完善，一方面能够有效处理城市污水问题，另一方面还能够有效解决城市大量污水的排出，减少对城市周边环境的污染，对于城市的发展和城市居民居住环境的改善都是有较大好处的。此外，良好的节能优化控制方法能够降低污水处理所需的时间，减少污水处理所需的实际成本，加快污水处理的实际效率，也能够减少污水给周边环境带来的危害。同时可以降低城市处理污水污染所带来的其他费用。因此污水处理节能优化控制方法对于一个城市的发展而言，无疑是非常重要的，从总体来看，在节约了污水处理成本的同时，也降低了对净水能源的消耗。是未来我国建设可持续发展社会的主要途径。

3 城市环境污水处理过程节能优化控制方法

3.1 污水生物脱氮法

城市环境污水处理过程中，由于居民用水量较大，居民用水中经过多环节的反复污染，污水中本身的杂质较多使得水体富营养化，这一直以来是一个难以解决的突出问题。怎样将污水中的氮和磷去除，长期以来都是污水处理厂面临的一个主要课题。如果水体的富营养化没有及时得到处理，那么排出的污水将对周遭的环境造成较大的威胁，尤其是动植物。甚至将对整个生态环境造成不可逆的危害。当前我国已经有对水体富营养化较为丰富的处理经验。通常使用生物处理方法，也就是借助于生物化学反应来达到污水脱硫、除氮、除磷的目的。从实践经验来看，生物处理方法在一定程度上运用成本不高，处理时间较快，是当前技术发展的不二选择。某些城市的水体富营养化存在较为复杂的情况。需要考虑污水中存在的不同类型杂质，然后选择合适的生物手段及对应的反应池来进行处理。城市污水中有着不溶于水体的氮，可以考虑利用沉淀过滤的方式将这一类氮去除。这样一方面能够减少生物反应池处理氮的消耗，也能够强化污水处理最终效果，可谓是一举两得。

3.2 反硝化除磷方法

城市污水中存在较大一部分需要处理的化学成分就是磷。反硝化除磷方法是利用细菌摄取磷酸盐的方法来完成硝酸氮向氮气转化的这一过程。而细菌的使用能够最大程度实现对污水的有效处理，并且可以降低对能源的消耗，减少对周边环境的影响。其原理就是在富营养化环境下因为环境中缺少化学需氧量的影响，使得基质成分转化，那么磷酸盐在被细菌大量摄取的过程中，其内部就会出现聚磷酸盐成分。而在这一过程中，细菌由于摄取了大量的磷酸盐得到了补充，就会出现增殖的情况。一般来说，藻类细胞中含有较多的聚磷酸盐成分。在厌氧的情况下，能够转化水中基质，将原有基质化合物进行转变。同时将磷酸盐成分排出于细胞体外。通过这一系列化学反应后，污水中富含的磷会逐渐聚集在细菌中，细菌再通过不断的繁殖反复地吸收污水中的磷，经过如此反复循环的操作以后，再将污水中剩余的污泥进行排放。最终达到降低污水中的含磷量。从实践结果来看，在美国等发达国家已经研究出一系列较为有效的处理技术。我国的一些研究机构也创造了除磷工艺并投入使用。从结果来看，对磷的去除率最高能达到90%以上，从而实现在污水中除磷的效果。

3.3 电气节能优化控制方法

污水处理控制的过程中，除了需要消耗大量的净水资源，对电气能源的需求也是相对较大的，因此，为了实现我国社会可持续发展，做好电气节能优化工作是非常有必要的。尤其是近些年我国的电能受煤炭减产的影响，不少地区甚至出现了工业生产和居民生活用电断电的情况。为此在全国范围内进行电力调节的基础上，还需要各个城市节约电能使用，才能保证电能的长期稳定运用。所以从电气节能优化控制工作的角度入手，要做好相关的电路维修管理工作。尽可能地减少短路、闭路的突发事故发生。平常巡检工作中要关注电线的损耗，在铺设电缆线路时，应当使用质量好的管线，这样可以减少维修的费用，也可以避免因为电路质量不合格而带来的意外事故所造成的额外支出。在污水处理工作中，一个良好的变压器能够有效地保证污水处理稳定运行。这是因为污水处理厂需要全天进行运作，同时其工作量较大，需要耗费的电能较多，这就对供电有着更为严格的要求。因此从配件的角度来看，要降低电能损耗，就不要铺设过多的供电线路，避免线路出现意外。此外，合理的输电材料选择也是非常有必要的，能够减少电流输送过程中的电阻，从而降低电能的损耗。此外，由于污水处理环节中多种元素的作用，容易对电路造成腐蚀。而铜制线缆的电阻力相对较低，同时具有较高的反腐蚀性。因此目前污水处理厂中的电路主要还是以铜制为主。从实际结果来看，只有从方方面面都做好电气节能优化工作，避免污水处理工作中产生意外事故，才能真正做到降低额外支出，节约电能使用，保证污水处理工作顺畅运行。

3.4 污水处理单元的条件优化方法

污水处理单元的条件优化属于污水处理中优化控制的技术阶段，可以说是目前较为有效的一种节能优化的方式。那么根据其使用内容，可以将其归纳为3点。首先是对于不同的污水处理情况，应当先根据处理污水的最终达到的效果来制订合理的处理方案。这样一方面可以根据方案有序地推进工作，另一方面也能够提高整个污水处理的效率，避免相关工作人员像无头苍蝇一样无序工作，从而拉低整体的工作效率。其次，是对于污水的处理单元，由于污水处理单元内容较为丰富，情况复杂，也有着各式各样的特点，因此按照经验或借鉴其他方案将其进行分割处理，这样能够有效地控制污水处理单元。这么做的优势在于缩短污水处理控制的工序，使其更快地达到污水处理的效果。最后，是要实现污水处理单元控制方案的整个优化设计。要从各环节、各工序入手，包括选择的技术、工艺与机械设备相关的生物反应池及选择的人工等，要将这些资源进行合理化配置。并根据污水处理要求确定合理的简单优化控制方案。如此一来，才能使污水处理效果达到一个较为有效的水平。

4 结束语

今天，国家号召建设可持续发展社会，就要求对城市化进程中的相关问题进行有效解决，这样才能应对城市发展过程中存在的能源消耗无度、污染问题日益严重的问题。尤其是作为城市当前面临的严重污水问题，由于生活污水、工业废水等大规模排出，已经对城市周边生态环境带来严重影响。随着城市污水处理技术的不断成熟，城市管理者又面临新的课题，就是污水处理成本的提高及相应的能源消耗的增加。所以，要求城市管理者及时转变传统不合时宜的思想，响应国家号召，为建设环保型社会出力，更好地服务于城市建设。对此，要求相关技术人员掌握相关专业知识，锻炼专业技能，找到最为有效的污水处理技术，并持续进行节能优化控制，减少能源的消耗，做到兼顾社会效益、经济效益、美观及实用的特点，从而实现生态与人类社会的和谐发展。