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摘要：随着污水处理厂的快速发展，其高能耗，运行费用高的问题亟需解决。因而，污水处理厂的运营者必须改进污水处理技术，完善无数处理设备，加强节能减排工作，提高能源利用率，建设资源节约型社会，促进人与自然的和谐发展。本文探讨了城市污水处理厂能耗分析及节能途径。
关键词：城市；污水处理厂；能耗；节能；途径
中图分类号：U664文献标识码： A
污水处理厂的节能降耗关系到污水处理厂的经济效益和环境效益， 要通过各种途径降低污水处理厂的能源消耗， 实现经济效益的最大化， 这也是可持续发展的需要。在实际中，污水处理厂要实现节能降耗就要深入的能耗分析、节能潜力的识别以及能耗管理水平的提升， 買现对污水厂运行的精确控制， 完成节能降耗的目标。
一、城市污水处理厂能耗分析
对污水进行处理本身是一种节约能源的做法， 但是污水处理过程中对技术要求较高， 本身需要消耗大量能源， 处理成本比较高。在我国， 污水处理厂对于污水处理的预算费用大约占污水处理厂运行费用的三成左右。在污水处理过程中主要有两方面的消耗，一方面是直接消耗， 另一方面是间接消耗。直接消耗主要包括在污水处理过程中的能量消耗， 如电能和其他燃料等， 间接消耗指的是对污水处理过程中使用的化学药剂的消耗， 如絮凝剂、氯气等。
对于污水处理厂来说， 节能降耗主要是对直接消耗的控制，即对电能的控制， 因为电能在污水处理中占据的比例最大， 达到了60%—90%。在污水处理过程中， 电能主要用于输送污水废水和污泥， 同时为化学药剂的输送提供能量支持， 另外电能还主要用于固体加工和脱水设备等。可以说电能的消耗是贯穿污水处理过程始终的， 污水处理厂的绝大多数设备都需要电能来驱动。因此污水处理厂节能降耗的重点应该在于对电能的处理上。
由于污水处理厂的规模是经营模式不同， 对污水的处理工艺也不同。因此要针对不同的特点， 对其具体的节能降耗项目做具体的规划。比较科学的方法是对污水处理厂进行能量审计。审计的内容包括是对厂区内各个需要用电的设备进行统一的分析和管理， 检测出耗电量比较大的设备， 通过对具体设备的分析，找到能够减少电能消耗的措施
二、提高城市污水处理厂节能的途径
1、 增设快速浓缩池
随着我国对排水标准的不同提升，目前不仅需要对出水COD进行控制，同时还要控制NH3-N、TP 等，而且一些浓缩池所剩余的部分污泥还会释放磷，所以针对这种情况，目前在一些新建的污泥处理厂内，则不再进行浓缩池的设置，这就为后期污水处理的成本增加埋下了伏笔。因为这势必会在污泥脱水时电耗增加，而且药耗量也会上升。所以针对于剩余污泥在浓缩池内停留时释放磷的问题，则需要在利用向污泥内添加絮凝剂来解决，而且这些絮凝剂也不需要再额外购置，其只需将脱水滤液中剩余的部分进行添加即可，这样可以有效的减少污泥在浓缩池内停留的时间，避免了磷的释放，而且也达到了浓缩的效果，这样在污水处理时，其脱水效率也会有较大程度的提高，同时也不用过多的增加药耗，对节约成本起到关键的作用。
2、 污水提升泵的变频改造
通常在选择污水提升泵时，其都会以最大扬程和最大流量的设计来对水泵的参数进行选择，这就导致使用过程中，水泵则处于低扬程、大流量和低效区的状态下，直接导致耗电量的增加，而且电机极易出现过热的情况。针对于这个问题，可以通过对水泵的性能曲线进行改变，从而对其效率进行调整，而通过对转速进行调整，可以使水泵趋于高效区内，而且没有能量的损失，运行的效率也处于较高的水平。所以利用变频调速技术对电机进行调速，具有较大的优势，可以说是电机的主流技术之一。对提高电机的效率，降低能耗起到了积极的意义。对于水泵来说，流量Q 与转速n 成正比，扬程H 与转速n 的二次方成正比，而轴功率P 与转速n 的三次方成正比。利用变频电机的这种节能技术，根据其集水池水位的变化规律，采用智能化节电设备对其污水提升泵进行了变频节能改造。采用多点水位控制、水位探测仪采取多层次水位探测，使水泵电
机的转速根据水位高低进行变频调节。设定集水池的水位为H 时，变频电机的输出转速为700r/min。对应的变频器频率为45Hz。当进水井水位高于或低于H 时，产生一个偏差值⊿H，⊿H 增大（为正），变频电机输出的转速升高，泵的流量越大，水位随之下降；反之，⊿H减小（为负）时，变频电机的转速变小，水泵电机的转速降低，进水量持续稳定，节能效果明显。
3、控制溶解氧
许多污水厂的生物反应池会曝气过度，直接导致了能耗浪费，并会使污泥的沉降性变差。氧化沟运行过程中好氧段溶解氧一般控制在1． 5 ～ 2． 0mg /L，MLSS 控制在4 000 mg /L 以下，SVI 控制在100 mL /g 左右，二沉池泥水分离良好。该厂氧化沟增设了推流搅拌器，转刷调整更加灵活，为达到节能目的，将DO 控制在1． 0 ～ 1． 5 mg /L( 不同区域、不同深度DO 均不相同，且多点测量的算术平均值相差较大) 。实践表明，随着充氧量的降低，活性污泥逐渐变为灰黑色，而出水水质没有大幅变化。DO并没有影响到对COD 的去除，只对氨氮有影响。因此适当降低DO 含量是完全可行的，经实测，如果每条氧化沟DO 含量降0． 1 mg /L，则可节电25 kW·h /d，运行中每条沟可节电约200 kW·h /d。
4、 污泥浓度的合理控制
温度对活性污泥中的微生物活性影响很大，温度相差5 ℃，微生物的新陈代谢速度就相差10%。根据微生物的这些特性，6月—9 月进水温度高( 22～ 25 ℃) ，此时因微生物新陈代谢快，可以适当降低污泥浓度至2 500 mg /L，这样水中固体颗粒少了，有利于转刷开启时获得较高的DO，防止二沉池出现厌氧情况。同时DO 值高，可抑制反硝化反应，避免二沉池产生厌氧环境释放N2，把泥带出，影响出水水质。通过根据不同季节污泥浓度的合理调整，将曝气池出口DO 值控制在2 ～ 3 mg /L，转刷的总运行时间减少8 h，节约电量为360 kW·h /d。
5、能量回收利用
污水处理中的能量回收与节能降耗具有同等重要的地位。污水中包含的有机成分可以加以回收利用。污水中的化学能主要从污泥中提取。污泥可以用来焚烧， 进行发电， 还可以运用于制作氢气， 生产甲烷。但是焚烧发电和制作氢气所消耗的能源和成本较高， 产量较低， 而通过对污泥的厌氧消化， 生产甲烷所需的技术含量和成本都比较低， 适合进行大规模的工业化生产。生产出的甲烷易于储存， 同时在生产过程中产生的余热废热还可以再次回收利用对污泥进行加热。这种反复的能量回收是适合污水处理厂广泛采用的方法。另外城市污水中存在的热能开发可以成为能量回收的新兴领域。目前可以直接用于生物强化和中温亚硝化的使用中， 减少外部能源的消耗， 另外通过可以通过热泵来回收污水中的热能，充分应用于夏季制冷和冬季制热中。
总之，污水厂的节能降耗是一项系统的和需持续改进的工作。在运营管理中，应充分调研污水厂的能耗水平，制定切实可行的目标，并在对以往运行记录统计分析的基础上，找出节能的切入点和关键点，选择最优的实践方法，在实际工作中持续改进。
参考文献：
[1] 李为，袁宏林.层次分析法在污水处理能耗评价中的应用[J]. 煤化工. 2010(04)
[2] 金昌权，汪诚文，曾思育，何苗.污水处理厂能耗特征分析方法与节能途径研究[J]. 给水排水. 2009(S1)
[3] 赵全起，赵若尘.污水处理厂设备运行及管理存在的问题及改进措施[J]. 工业用水与废水. 2007(05)
[4] 韩虹，李朝明.一体化污水处理技术研究现状与展望[J]. 新疆化工. 2009(03)
关键词：城市；污水处理厂；能耗；节能；途径
中图分类号：U664文献标识码： A
污水处理厂的节能降耗关系到污水处理厂的经济效益和环境效益， 要通过各种途径降低污水处理厂的能源消耗， 实现经济效益的最大化， 这也是可持续发展的需要。在实际中，污水处理厂要实现节能降耗就要深入的能耗分析、节能潜力的识别以及能耗管理水平的提升， 買现对污水厂运行的精确控制， 完成节能降耗的目标。
一、城市污水处理厂能耗分析
对污水进行处理本身是一种节约能源的做法， 但是污水处理过程中对技术要求较高， 本身需要消耗大量能源， 处理成本比较高。在我国， 污水处理厂对于污水处理的预算费用大约占污水处理厂运行费用的三成左右。在污水处理过程中主要有两方面的消耗，一方面是直接消耗， 另一方面是间接消耗。直接消耗主要包括在污水处理过程中的能量消耗， 如电能和其他燃料等， 间接消耗指的是对污水处理过程中使用的化学药剂的消耗， 如絮凝剂、氯气等。
对于污水处理厂来说， 节能降耗主要是对直接消耗的控制，即对电能的控制， 因为电能在污水处理中占据的比例最大， 达到了60%—90%。在污水处理过程中， 电能主要用于输送污水废水和污泥， 同时为化学药剂的输送提供能量支持， 另外电能还主要用于固体加工和脱水设备等。可以说电能的消耗是贯穿污水处理过程始终的， 污水处理厂的绝大多数设备都需要电能来驱动。因此污水处理厂节能降耗的重点应该在于对电能的处理上。
由于污水处理厂的规模是经营模式不同， 对污水的处理工艺也不同。因此要针对不同的特点， 对其具体的节能降耗项目做具体的规划。比较科学的方法是对污水处理厂进行能量审计。审计的内容包括是对厂区内各个需要用电的设备进行统一的分析和管理， 检测出耗电量比较大的设备， 通过对具体设备的分析，找到能够减少电能消耗的措施
二、提高城市污水处理厂节能的途径
1、 增设快速浓缩池
随着我国对排水标准的不同提升，目前不仅需要对出水COD进行控制，同时还要控制NH3-N、TP 等，而且一些浓缩池所剩余的部分污泥还会释放磷，所以针对这种情况，目前在一些新建的污泥处理厂内，则不再进行浓缩池的设置，这就为后期污水处理的成本增加埋下了伏笔。因为这势必会在污泥脱水时电耗增加，而且药耗量也会上升。所以针对于剩余污泥在浓缩池内停留时释放磷的问题，则需要在利用向污泥内添加絮凝剂来解决，而且这些絮凝剂也不需要再额外购置，其只需将脱水滤液中剩余的部分进行添加即可，这样可以有效的减少污泥在浓缩池内停留的时间，避免了磷的释放，而且也达到了浓缩的效果，这样在污水处理时，其脱水效率也会有较大程度的提高，同时也不用过多的增加药耗，对节约成本起到关键的作用。
2、 污水提升泵的变频改造
通常在选择污水提升泵时，其都会以最大扬程和最大流量的设计来对水泵的参数进行选择，这就导致使用过程中，水泵则处于低扬程、大流量和低效区的状态下，直接导致耗电量的增加，而且电机极易出现过热的情况。针对于这个问题，可以通过对水泵的性能曲线进行改变，从而对其效率进行调整，而通过对转速进行调整，可以使水泵趋于高效区内，而且没有能量的损失，运行的效率也处于较高的水平。所以利用变频调速技术对电机进行调速，具有较大的优势，可以说是电机的主流技术之一。对提高电机的效率，降低能耗起到了积极的意义。对于水泵来说，流量Q 与转速n 成正比，扬程H 与转速n 的二次方成正比，而轴功率P 与转速n 的三次方成正比。利用变频电机的这种节能技术，根据其集水池水位的变化规律，采用智能化节电设备对其污水提升泵进行了变频节能改造。采用多点水位控制、水位探测仪采取多层次水位探测，使水泵电
机的转速根据水位高低进行变频调节。设定集水池的水位为H 时，变频电机的输出转速为700r/min。对应的变频器频率为45Hz。当进水井水位高于或低于H 时，产生一个偏差值⊿H，⊿H 增大（为正），变频电机输出的转速升高，泵的流量越大，水位随之下降；反之，⊿H减小（为负）时，变频电机的转速变小，水泵电机的转速降低，进水量持续稳定，节能效果明显。
3、控制溶解氧
许多污水厂的生物反应池会曝气过度，直接导致了能耗浪费，并会使污泥的沉降性变差。氧化沟运行过程中好氧段溶解氧一般控制在1． 5 ～ 2． 0mg /L，MLSS 控制在4 000 mg /L 以下，SVI 控制在100 mL /g 左右，二沉池泥水分离良好。该厂氧化沟增设了推流搅拌器，转刷调整更加灵活，为达到节能目的，将DO 控制在1． 0 ～ 1． 5 mg /L( 不同区域、不同深度DO 均不相同，且多点测量的算术平均值相差较大) 。实践表明，随着充氧量的降低，活性污泥逐渐变为灰黑色，而出水水质没有大幅变化。DO并没有影响到对COD 的去除，只对氨氮有影响。因此适当降低DO 含量是完全可行的，经实测，如果每条氧化沟DO 含量降0． 1 mg /L，则可节电25 kW·h /d，运行中每条沟可节电约200 kW·h /d。
4、 污泥浓度的合理控制
温度对活性污泥中的微生物活性影响很大，温度相差5 ℃，微生物的新陈代谢速度就相差10%。根据微生物的这些特性，6月—9 月进水温度高( 22～ 25 ℃) ，此时因微生物新陈代谢快，可以适当降低污泥浓度至2 500 mg /L，这样水中固体颗粒少了，有利于转刷开启时获得较高的DO，防止二沉池出现厌氧情况。同时DO 值高，可抑制反硝化反应，避免二沉池产生厌氧环境释放N2，把泥带出，影响出水水质。通过根据不同季节污泥浓度的合理调整，将曝气池出口DO 值控制在2 ～ 3 mg /L，转刷的总运行时间减少8 h，节约电量为360 kW·h /d。
5、能量回收利用
污水处理中的能量回收与节能降耗具有同等重要的地位。污水中包含的有机成分可以加以回收利用。污水中的化学能主要从污泥中提取。污泥可以用来焚烧， 进行发电， 还可以运用于制作氢气， 生产甲烷。但是焚烧发电和制作氢气所消耗的能源和成本较高， 产量较低， 而通过对污泥的厌氧消化， 生产甲烷所需的技术含量和成本都比较低， 适合进行大规模的工业化生产。生产出的甲烷易于储存， 同时在生产过程中产生的余热废热还可以再次回收利用对污泥进行加热。这种反复的能量回收是适合污水处理厂广泛采用的方法。另外城市污水中存在的热能开发可以成为能量回收的新兴领域。目前可以直接用于生物强化和中温亚硝化的使用中， 减少外部能源的消耗， 另外通过可以通过热泵来回收污水中的热能，充分应用于夏季制冷和冬季制热中。
总之，污水厂的节能降耗是一项系统的和需持续改进的工作。在运营管理中，应充分调研污水厂的能耗水平，制定切实可行的目标，并在对以往运行记录统计分析的基础上，找出节能的切入点和关键点，选择最优的实践方法，在实际工作中持续改进。
参考文献：
[1] 李为，袁宏林.层次分析法在污水处理能耗评价中的应用[J]. 煤化工. 2010(04)
[2] 金昌权，汪诚文，曾思育，何苗.污水处理厂能耗特征分析方法与节能途径研究[J]. 给水排水. 2009(S1)
[3] 赵全起，赵若尘.污水处理厂设备运行及管理存在的问题及改进措施[J]. 工业用水与废水. 2007(05)
[4] 韩虹，李朝明.一体化污水处理技术研究现状与展望[J]. 新疆化工. 2009(03)