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摘 要：随着经济的发展，环境污染已经越来越严重，作为人类生活必不可少的水资源也面临着越来越严峻的短缺问题。水资源污染已经不仅仅是我国所面临的问题，其早已成为全球的问题。针对水资源的污染，城市的污水处理厂的建设就显得尤为重要，各大城市所建污水处理厂数以千计，每天处理污水量更是上亿吨，可见城市污水处理厂的能耗占整个城市能耗的很大一部分，所以要想实现降低城市总能耗，就必须想办法降低污水处理厂的运行能耗，这样才能实现总能耗的降低。
关键词：中小型污水处理；节能途径；措施
中图分类号：TE08文献标识码： A
中小型污水处理厂一般具有规模小、投资低、工艺相对落后、单位处理量的能耗水平偏高等特点。高能耗不仅加剧了中国当前的能源危机，也造成高处理成本，一段时期以来，能耗大、运行费用高，一定程度上阻碍了中国城市污水处理厂的建设，建成的一些中小型污水处理厂也因能耗原因难以正常运行，处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内，能耗问题仍将严重制约中小型城市污水处理厂的运营与管理。因此，分析中小型污水处理厂的能耗环节，探讨节能措施，对降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。
一、污水处理厂耗能现状分析
近年来，随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，国家对污水处理厂水质的要求越来越高，由此带来的是污水处理厂的电耗和污水平均处理成本的增加。对于污水处理厂来说，它的污水处理成本提高了，污水处理成本占污水处理厂总成本的40%~80%，下面是污水处理厂能耗表格，从表1中我们可以了解目前的污水处理厂各部分成本所占比例。
表1 污水处理厂各部分成本所占比例
随着国家对水质要求的不断提高，污泥和二氧化碳的排放量在增加，这与我国目前倡导的节能减排的目标不相符。二氧化碳是暖气供氧的主要来源，而污泥主要是山污泥沉淀和暖气供氧产生的。所以，污水处理厂要从以上部位出发，有针对性地制定出一些节能减排的措施，在达到国家节能减排目标的同时，提高自身在污水处理行业的竞争力。
二、污水处理厂能耗分析
污水处理厂节能的首要任务是分析不同污水处理工艺的能耗水平及污水处理厂高能耗的设备工序，是否可通过工艺流程设计和管理等措施来降低能耗。
当前城市污水处理的典型工艺主要有传统活性污泥法、前置反硝化生物脱氮(A/O)工艺、厌氧/缺氧/好氧(A2/O)生物脱氮除磷工艺、氧化沟活性污泥法、序批式活性污泥法(SBR)及其改进工艺、水解酸化-好氧活性污泥法、AB两段活性污泥法、生物接触氧化法、曝气生物滤池(BAF)及其它生物膜法等，其中A2/O、氧化沟和SBR工艺在数量和处理能力方面占全国80%左右。虽然不同的污水处理厂采用的工艺不尽相同，但典型工艺流程包括：污水提升泵站→格栅→沉砂池→初次沉淀池→曝气池(生物池)→二次沉淀池→受纳水体或深度处理。总体来看，污水处理厂的能耗主要分布在以下几个环节：
a)污水提升系统：一般情况下，污水处理厂的设计根据地形特点，需要将污水通过一级或几级泵站提升到一定的高度形成水位差，后续处理以污水的自然流态进行。污水提升系统的能耗一般占全厂能耗的10％～20％；
b)污水预处理系统：污水预处理系统主要包括格栅、沉砂池和初沉池。格栅主要拦截污水中粗大的漂浮物，其能耗主要表现在污水经过格栅时引起的水头损失；同时，清理栅渣的机械也将耗能。沉砂池和初沉池用以除去污水中粗大的砂粒及比重较大的悬浮物，刮砂刮泥设施会有一定的能耗，约占全厂电耗的2％～3％；
c)污水处理系统：曝气池(生物池)是污水处理的核心。曝气池是好氧处理工艺的能耗大户，常规的曝气池供氧方式有鼓风曝气和机械曝气两种，需要用鼓风机或表曝机向污水中鼓入空气，使空气与污水充分混合，提高污水溶解氧，满足好氧细菌的生长条件，提高其净化污水的能力。此过程需要用到鼓风机、机械搅拌器等，因鼓风机或搅拌机的功率大，且要昼夜运行，其能耗约占污水处理厂总能耗的50%～70%；
d)污泥回流系统：为了提高污水处理效果，保持曝气池的混合液悬浮固体(MLSS)浓度，需要一定量的污泥回流，回流泵会消耗一部分能量。其能耗约占污水处理厂总能耗的6％左右；
e)污泥处理系统：污泥处理阶段的浓缩、消化、脱水及传输等，耗能也比较大，其能耗约占污水处理厂总能耗的10%～25%；
f)污水处理厂照明及附属设施能耗：污水处理厂内各个单元的照明用电，办公室用电，化验室分析仪器设备用电等，其能耗约占污水处理厂总能耗的2%～3％。对污水处理厂进行处理工艺和单元过程的能耗进行分析是有效运转和管理的需要，能提高能源利用率，降低处理成本，对缓解中国当前的能源危机及保障污水处理厂正常运行具有重要意义，还能在污水处理厂的规划、设计阶段体现节能的指导思想。
三、中小型污水处理厂节能途径及措施
(一)污水提升过程中的节能
污水提升过程中最为消耗能源的设备便是污水提升泵，其具有很大的节能空间。因而，为减少污水处理厂提升泵房的电能消耗需对其进行节能设计。目前，我国在设计污水厂高程时，数据都偏高，造成提升泵设计扬程也过高，造成电耗量大。根据水泵有效功率的公式Nu=γQH，我们可发现当γ和Q确定时，Nu和H是成正比例的，因而，当水泵扬程降低后，一定能达到节能的效果。在设计污水厂高程时，要防止多次进行污水提升，以免造成能源的浪费；在布置各构筑物和管线时，要注意其紧凑性，避免拐角，缩短输送距离，可将反应池和沉淀池进行合并，以此来避免水头的损失；进行设计时，要注意构筑物的特点以及构筑物间的关系，尽量节约土地资源，杜绝不切实际的设计。
在污水提升过程中，可引进先进的设备，加强管理，以求实现节能的目的。可采用变频调速技术，优化配置泵站设备，保障水泵运行的质量；选择型号相同的水泵机组，以便于进行维修；可对水泵进行合理的更换，适时地启动水泵，将污水处理工作放在晚上進行。
(二)污水处理过程中的节能
污水处理过程中的节能主要通过对曝气系统的节能来降低整个污水处理厂的整体能耗量。
降低曝气系统的能源消耗需要合理设计曝气系统的规模，在操作过程中要进行合理的控制，从而提高曝气系统的总能效；选择曝气设备时，要充分考虑到曝气设备的供氧能力和调节能力，避免能源的浪费；在进行鼓风机的选择时，要选择变频调速风机，有利于操作的便捷，减少故障，要合理控制风机的风量，以达到节能的效果。
(三)污泥处理过程中的节能
在污泥处理过程中，减少污泥脱水系统的能源消耗，需要投入适当的高效絮凝剂，严格按照操作章程进行科学的运行。在对设备的选择上，要优选效率高但能耗低的设备，减少设备的磨损率，降低运行费用，从而节约污泥处理系统过程中的能源消耗；充分利用厌氧沼气，通过沼气的燃烧来用于加温、取暖等方面，还可以利用沼气发电来降低电能的消耗。
(四)其他节能措施
可选择平流沉砂池，避免使用消耗能量大的沉砂池，尽可能用重力来进行排砂；污水处理厂采用节能电灯，建设太阳能设备，充分利用太阳能，减少电能的消耗，提高污水处理厂中设备的工作效率，实现自动化；改进生物除磷工艺，降低药剂的消耗量，减少污水中的含泥量，降低污泥处理的能源消耗。
结语
随着污水处理新设备、新工艺的开发，污水处理厂的节能技术也在不断优化和更新。污水处理厂的节能技术涉及到工艺选择、设备选型、自动控制等多个环节，污水处理厂的节能措施应从污水处理的工艺和设计、运行和管理及材料和设备等方面综合考虑，并在实践中应用和检验，逐渐形成综合的技术体系，为污水处理厂节能工作的开展奠定良好的基础。对于中小型污水处理厂而言，主要依靠设备选型和日常的运行管理节能，从而降低处理污水的运营成本，显得尤为重要。
参考文献：
[1]史海岛.中小型污水处理厂运营节能降耗途径的研究[J].科技创新与应用,2014,03:98.
[2]陈松.污水处理厂节能减排的实现途径探讨[J].中国新技术新产品,2014,04:183-184.
[3]白天喜.城市污水处理厂的能耗研究与节能分析[D].长安大学,2012.
关键词：中小型污水处理；节能途径；措施
中图分类号：TE08文献标识码： A
中小型污水处理厂一般具有规模小、投资低、工艺相对落后、单位处理量的能耗水平偏高等特点。高能耗不仅加剧了中国当前的能源危机，也造成高处理成本，一段时期以来，能耗大、运行费用高，一定程度上阻碍了中国城市污水处理厂的建设，建成的一些中小型污水处理厂也因能耗原因难以正常运行，处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内，能耗问题仍将严重制约中小型城市污水处理厂的运营与管理。因此，分析中小型污水处理厂的能耗环节，探讨节能措施，对降低污水处理厂的运行成本具有重要意义。
一、污水处理厂耗能现状分析
近年来，随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，国家对污水处理厂水质的要求越来越高，由此带来的是污水处理厂的电耗和污水平均处理成本的增加。对于污水处理厂来说，它的污水处理成本提高了，污水处理成本占污水处理厂总成本的40%~80%，下面是污水处理厂能耗表格，从表1中我们可以了解目前的污水处理厂各部分成本所占比例。
表1 污水处理厂各部分成本所占比例
随着国家对水质要求的不断提高，污泥和二氧化碳的排放量在增加，这与我国目前倡导的节能减排的目标不相符。二氧化碳是暖气供氧的主要来源，而污泥主要是山污泥沉淀和暖气供氧产生的。所以，污水处理厂要从以上部位出发，有针对性地制定出一些节能减排的措施，在达到国家节能减排目标的同时，提高自身在污水处理行业的竞争力。
二、污水处理厂能耗分析
污水处理厂节能的首要任务是分析不同污水处理工艺的能耗水平及污水处理厂高能耗的设备工序，是否可通过工艺流程设计和管理等措施来降低能耗。
当前城市污水处理的典型工艺主要有传统活性污泥法、前置反硝化生物脱氮(A/O)工艺、厌氧/缺氧/好氧(A2/O)生物脱氮除磷工艺、氧化沟活性污泥法、序批式活性污泥法(SBR)及其改进工艺、水解酸化-好氧活性污泥法、AB两段活性污泥法、生物接触氧化法、曝气生物滤池(BAF)及其它生物膜法等，其中A2/O、氧化沟和SBR工艺在数量和处理能力方面占全国80%左右。虽然不同的污水处理厂采用的工艺不尽相同，但典型工艺流程包括：污水提升泵站→格栅→沉砂池→初次沉淀池→曝气池(生物池)→二次沉淀池→受纳水体或深度处理。总体来看，污水处理厂的能耗主要分布在以下几个环节：
a)污水提升系统：一般情况下，污水处理厂的设计根据地形特点，需要将污水通过一级或几级泵站提升到一定的高度形成水位差，后续处理以污水的自然流态进行。污水提升系统的能耗一般占全厂能耗的10％～20％；
b)污水预处理系统：污水预处理系统主要包括格栅、沉砂池和初沉池。格栅主要拦截污水中粗大的漂浮物，其能耗主要表现在污水经过格栅时引起的水头损失；同时，清理栅渣的机械也将耗能。沉砂池和初沉池用以除去污水中粗大的砂粒及比重较大的悬浮物，刮砂刮泥设施会有一定的能耗，约占全厂电耗的2％～3％；
c)污水处理系统：曝气池(生物池)是污水处理的核心。曝气池是好氧处理工艺的能耗大户，常规的曝气池供氧方式有鼓风曝气和机械曝气两种，需要用鼓风机或表曝机向污水中鼓入空气，使空气与污水充分混合，提高污水溶解氧，满足好氧细菌的生长条件，提高其净化污水的能力。此过程需要用到鼓风机、机械搅拌器等，因鼓风机或搅拌机的功率大，且要昼夜运行，其能耗约占污水处理厂总能耗的50%～70%；
d)污泥回流系统：为了提高污水处理效果，保持曝气池的混合液悬浮固体(MLSS)浓度，需要一定量的污泥回流，回流泵会消耗一部分能量。其能耗约占污水处理厂总能耗的6％左右；
e)污泥处理系统：污泥处理阶段的浓缩、消化、脱水及传输等，耗能也比较大，其能耗约占污水处理厂总能耗的10%～25%；
f)污水处理厂照明及附属设施能耗：污水处理厂内各个单元的照明用电，办公室用电，化验室分析仪器设备用电等，其能耗约占污水处理厂总能耗的2%～3％。对污水处理厂进行处理工艺和单元过程的能耗进行分析是有效运转和管理的需要，能提高能源利用率，降低处理成本，对缓解中国当前的能源危机及保障污水处理厂正常运行具有重要意义，还能在污水处理厂的规划、设计阶段体现节能的指导思想。
三、中小型污水处理厂节能途径及措施
(一)污水提升过程中的节能
污水提升过程中最为消耗能源的设备便是污水提升泵，其具有很大的节能空间。因而，为减少污水处理厂提升泵房的电能消耗需对其进行节能设计。目前，我国在设计污水厂高程时，数据都偏高，造成提升泵设计扬程也过高，造成电耗量大。根据水泵有效功率的公式Nu=γQH，我们可发现当γ和Q确定时，Nu和H是成正比例的，因而，当水泵扬程降低后，一定能达到节能的效果。在设计污水厂高程时，要防止多次进行污水提升，以免造成能源的浪费；在布置各构筑物和管线时，要注意其紧凑性，避免拐角，缩短输送距离，可将反应池和沉淀池进行合并，以此来避免水头的损失；进行设计时，要注意构筑物的特点以及构筑物间的关系，尽量节约土地资源，杜绝不切实际的设计。
在污水提升过程中，可引进先进的设备，加强管理，以求实现节能的目的。可采用变频调速技术，优化配置泵站设备，保障水泵运行的质量；选择型号相同的水泵机组，以便于进行维修；可对水泵进行合理的更换，适时地启动水泵，将污水处理工作放在晚上進行。
(二)污水处理过程中的节能
污水处理过程中的节能主要通过对曝气系统的节能来降低整个污水处理厂的整体能耗量。
降低曝气系统的能源消耗需要合理设计曝气系统的规模，在操作过程中要进行合理的控制，从而提高曝气系统的总能效；选择曝气设备时，要充分考虑到曝气设备的供氧能力和调节能力，避免能源的浪费；在进行鼓风机的选择时，要选择变频调速风机，有利于操作的便捷，减少故障，要合理控制风机的风量，以达到节能的效果。
(三)污泥处理过程中的节能
在污泥处理过程中，减少污泥脱水系统的能源消耗，需要投入适当的高效絮凝剂，严格按照操作章程进行科学的运行。在对设备的选择上，要优选效率高但能耗低的设备，减少设备的磨损率，降低运行费用，从而节约污泥处理系统过程中的能源消耗；充分利用厌氧沼气，通过沼气的燃烧来用于加温、取暖等方面，还可以利用沼气发电来降低电能的消耗。
(四)其他节能措施
可选择平流沉砂池，避免使用消耗能量大的沉砂池，尽可能用重力来进行排砂；污水处理厂采用节能电灯，建设太阳能设备，充分利用太阳能，减少电能的消耗，提高污水处理厂中设备的工作效率，实现自动化；改进生物除磷工艺，降低药剂的消耗量，减少污水中的含泥量，降低污泥处理的能源消耗。
结语
随着污水处理新设备、新工艺的开发，污水处理厂的节能技术也在不断优化和更新。污水处理厂的节能技术涉及到工艺选择、设备选型、自动控制等多个环节，污水处理厂的节能措施应从污水处理的工艺和设计、运行和管理及材料和设备等方面综合考虑，并在实践中应用和检验，逐渐形成综合的技术体系，为污水处理厂节能工作的开展奠定良好的基础。对于中小型污水处理厂而言，主要依靠设备选型和日常的运行管理节能，从而降低处理污水的运营成本，显得尤为重要。
参考文献：
[1]史海岛.中小型污水处理厂运营节能降耗途径的研究[J].科技创新与应用,2014,03:98.
[2]陈松.污水处理厂节能减排的实现途径探讨[J].中国新技术新产品,2014,04:183-184.
[3]白天喜.城市污水处理厂的能耗研究与节能分析[D].长安大学,2012.