城鎮污水處理廠節能降耗技術研究進展

郭驍玥

【摘要】污水處理廠是改善水環境最直接有效的方式，但是污水處理廠在運行過程中能源消耗大、能效低，需要高額的運行費用支撐，在很大程度上制約了污水處理的步伐。本文在翻閱相關文獻后，對一些優秀的經驗進行梳理，從污水改良的處理工藝、泵的節能處理、曝氣系統的優化、污泥處理技術、污泥的處置和利用等這綜合的改良污水處理工藝以及優化污水處理廠的運行和管理兩個方面的技術研究進展進行探析，旨在對優化污水處理廠的運行管理，從而降低運行成本。

【關鍵詞】污水處理廠，節能降耗技術，研究進展

隨著我國污水處理能力的增加，能耗問題逐漸凸顯，如何降低能耗成為污水廠面臨的重要問題。隨著污水處理理念的持續更新，污水處理技術也在不斷升級改造，遂對城鎮污水處理廠降耗節能技術的研究進展作具體探討。

一、我國城鎮污水處理現狀

早期，污水處理廠面積占用率較大，增加造價和運行費用，因此如何在空間和時間上進行合理的設計，克服傳統污水處理工藝流程復雜的弊端，成為了污水處理技術設計的關鍵因素。

住建部《關于2016年第一季度全國城鎮污水處理設施建設和運行情況的通報》顯示，到2016年3月底，我國累計建成城鎮污水處理廠3910座，污水處理能力達1.67億m3/日，其中城市建成并運行的污水處理廠共計2210座，污水處理能力為1.37億m3/日，1574個縣城中，有92.4%的縣城建有污水處理廠，建成運行的污水處理廠有1700座，污水處理能力為0.20億m3/日。

二、我國城市污水廠節能降耗研究進展

（一）污水處理工藝改良

1.好氧生物處理技術

在眾多的好氧生物處理技術中，工藝的比較、選用及其節能效果往往取決于污水處理廠的規模和出水的標準。能耗最低的當屬于生物濾池，生物膜法是兼性生物處理過程，有機污染物的部分降解是在厭氧條件下完成的，降低了生物代謝所需要的氧量，也就降低了電耗（能源）。

2.反硝化除磷技術

由于以NO-2為電子受體進行反硝化除磷，可以與短程硝化相結合，能進一步降低能耗，近年有關以NO-2為電子受體的反硝化除磷研究開始受到關注。但如何通過馴化增強反硝化除磷菌對亞硝酸鹽毒性的適應性，提高反硝化除磷的速率并在工程規模上得到應用是國內外研究的重點。以硝酸鹽為電子受體的DPR，國外已有報道，但有關常溫下的短程硝化、以亞硝酸鹽為電子受體的DPR以及與SSND技術相耦合的工藝及其機理方面的研究國內外尚未有報道。

3.高氮消化液短程硝化及厭氧氨化技術

現有的生化處理工藝將污泥消化液回流與原水一并處理，大大增加了污水處理的氮負荷，導致脫氮除磷效率難以提高。對于低C/N的污泥消化液而言，有機碳源的嚴重缺乏是其脫氮效率無法提高的屏障，而外加有機碳源會大幅度的增加污水脫氮的費用。為了解決上述問題，現已開發出污泥消化液短程硝化與厭氧氨氧化組合脫氮新技術，即首先實現城市污水處理廠消化液中高濃度NH3-N的短程硝化反應，而后再實現ANAMMOX反應，最終實現經濟高效的污泥消化液自養脫氮。

（二）泵的節能處理

提升水泵優化與智能控制。提升水泵的優化措施主要包括：改工頻泵為部分變頻泵作為調速泵；所有提升泵都是變頻泵；多級動態液位控制策略的技術。在運行管理過程中應避免頻繁啟動進水泵，不僅可以節能也能減少對后續處理單元的沖擊。當流量計顯示水粟瞬時流量明顯減少時，為保證處理水量應啟動另一臺水泵工作。盡量保證污水泵在高水位運行，運行時盡量保持在高效區間內。當污水處理量減少時，可累積污水待夜間進行間斷污水處理；當污水處理量充足時，則不宜采用。

（三）曝氣系統優化

曝氣設備的供氧設計規模越接近平均需氧量，曝氣系統的總能效就越高，選擇合適的曙氣系統規模是曝氣系統節能降耗的第一步。隨著污水在生物曝氣階段的流動，污水中的污染物質不斷降低，采用“漸減曝氣”的措施，便可達到良好的節能效果；另外，由于工藝的不同，曝氣池池形的不同，池中微生物反應規律也不相同，所以按微生物反應規律來布置曝氣擴散裝置也會起到節能的效果。選擇高效率的曝氣設備。曝氣方式主要有鼓風曝氣和機械曝氣兩種方式。根據處理工藝的不同，選擇合適的曝氣方式和動力效率高、氧氣利用率或充氧能力高的曝氣設備，可達到節能效果。

（四）污泥處理節能技術

目前，污泥的處理是通過濃縮、脫水、消化等技術來有效降低污泥的含水率，經濃縮后污泥含水率通常有97%以上，經機械脫水可以使含水率達到75%左右，便于后續的污泥處置和運輸。

（五）污泥的處置和利用

污泥系統節能減排的最終目標是將污泥中的能量盡可能的資源化利用，實現能量最低限度損失，污泥處置節能措施主要有污泥農用、污泥堆肥、作建筑材料等。

1.污泥農用技術

污泥中含有大量的有機物，營養物質以及各種促進植物生長的微量元素如N、P、Fe、Mg、Ca等，能夠改善土壤的物理結構，增進土壤的肥力。污泥農用就是利用這些有機成分起到土壤改良劑的作用。但是污水處理廠的污泥堆肥質量需要嚴格控制，合理施用。

2.污泥堆肥技術

污泥堆肥技術是無害化、減容化、穩定化的一種綜合污泥處置技術。污泥堆肥也是污泥農用的延續，其主要思路是在溫暖潮濕的環境中利用一些微生物群落進行有機物的分解。污泥處理后被當作肥料用于園藝和農業，但污泥堆肥要求一定的場地，且處理時間較長。

3.污泥作為建筑材料

將處理過后的污泥用做建筑材料也是污泥處置的可行方案之一。這種處置方法不僅投入較少、還有可觀的經濟回收且不會對環境造成再次污染。污泥可用于制作灰渣水泥、混凝土，污泥磚以及生化纖維板等等。

三、結語

污水處理廠的節能降耗受諸多因素的制約，應該從設計初期工藝選擇、設備選型、污泥處理及處置方式等方面多加考慮，以此作為節能降耗的基礎，工藝運行過程中，根據本廠水量、水質等實際情況，制定可行的節能降耗措施及相應的獎懲制度，做好設備的維護保養及大修計劃，并采取相應措施保證嚴格落實到位，做到全面控制，嚴格管理以最大可能實現節約成本，做到了這些，污水處理廠的節能降耗效果才能真正的達到。

參考文獻：

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