節能低碳技術在污水處理中的應用研究

趙只增，李志華

（1.諸城市政務服務中心，山東 諸城 262200；2.濰坊市環境保護局諸城分局，山東 諸城 262200）

當前社會生產活動增加，一些生產活動的進行對環境及能源發展產生了影響，不利于環境的穩定發展，會造成能源緊缺問題。由于工業生產等領域中污水排放量較大，對環境產生了不利，如果不進行科學處理，會對生態體系的運行造成阻礙，同時對社會發展帶來嚴重的影響。在污水處理中對技術的應用提出了一定的要求，為了滿足污水處理需求，應采用節能低碳化技術來改善，使企業的能耗降低，也可使成本得到控制，為環境及能源發展帶來保障。

1 節能低碳技術含義

隨著環境污染問題的加劇，社會各領域對環保節能更加重視，這對不同產業的節能減排提出了相應的要求，可使節能低碳技術得到進一步推廣。一般節能低碳可劃分成節能及低碳兩個部分，互相之間存在著一定的聯系。節能是要求人們在生產及生活中達到節約物資能源的要求，由于資源能源都是有限的，比如石油及礦產等，水資源作為世界發展的重要資源，目前污染問題比較嚴重，在污水處理中應重視節能減排手段的實施。低碳是要求人們在生產及生活中減少能量消耗，也就是降低二氧化碳的排放量，當二氧化碳過度排放，會對大氣產生污染影響，甚至引起不良的現象，比如酸雨等，對生態環境的發展產生不良影響。因此，應在污水處理中考慮到低碳要求，合理運用節能低碳技術，使兩者能夠有效結合，發揮出更好的作用[1]。

2 污水處理中節能低碳技術應用現狀

結合目前的實際情況分析，工業污水占比為50%，其所引起的污染情況比較顯著，污水作為處理難度較大的部分，經過對工業廢水的來源的詳細分析，其多來自電力、造紙以及化工等行業，這些行業的污水排放量比較大，也使工業污染情況變得更加嚴重。在工業污水處理方面，隨著工業化建設的快速發展，廢水的處理要求提高，由于廢水排放量提高，污染物增加，這使生態環境受到了破壞，對人們的生產及生活都造成了影響。在工業污水處理中存在著以下情況，第一，由于污水排放量增加，原本的處理設備及處理廠有限，無法滿足工業污水處理的需求，對污水處理廠提出了相應的要求，需要購置更多的設施來提供處理條件。第二，傳統的污水處理方比較落后，無法滿足當前的需求，在實際處理過程中消耗的能量比較多，這使污水排放量增加。結合我國的污水處理情況來看，在處理技術上還存在著問題，無法發揮出有效的作用，與我國的節能環保發展目標之間有著矛盾，難以促進環境能源的可持續發展，也對社會的發展產生了影響。第三，在企業自行建造的污水處理廠的模式下，企業需要花費的資金增加，可能會產生部分企業為了節約成本而偷排污水的情況，對生態環境發展產生了影響[2]。

3 污水處理中的能源消耗類型

3.1 電能資源消耗

結合全國的總電量消耗情況分析，污水處理廠耗電量占據了較大部分。通過對發展情況的預測可知我國的污水處理廠消耗的電能在未來不斷擴大，占比隨之提高，這表明我國的污水處理在節能方面有著一定的發展空間。我國的污水處理廠多使用污泥提升系統和生化處理供氧系統等來進行污水處理，系統的電能消耗水平比較高。

3.2 藥劑資源消耗

絮凝劑在污水處理中可以發揮出有效的作用，實現泥沙聚沉，其中包括了聚合氯化鋁及其他的人工合成物，在污水處理中需要使用大量絮凝劑，這使治理成本提高。同時，使用該方式進行處理會使污水處理廠的成本增加的同時，也會對環境產生污染影響，絮凝劑在處理中難以進行回收，因此存在著一定的缺陷[3]。

3.3 自然水資源消耗

由于我國的污水處理領域發展比較晚，多數技術的應用水平有待提升，在處理后水資源可能達不到污水處理的排放標準。同時，部分污水處理廠沒有建立水資源回用裝置，沒有進行分類的污水會排入到自然水域內，造成污染問題。此外，將未被污染水資源作為污水處理水源會消耗大量自然水資源，與污水處理目標之間不符。

4 節能低碳技術在污水處理中的應用

4.1 好氧活性污泥法

應用好氧活性污泥法是應用活性污泥來實現處理目標，由于其中有著較多的需氧型微生物，在風力調節作用下可達到對污水凈化的效果。這種方式與傳統污泥法比較有著更多的優勢，可起到對污染區有效的抑制作用，傳統的污泥法在應用中當污染物濃度產生了變化，其抑制作用會受到影響，因此影響了最終的處理效果[4]。

4.2 生物膜法

生物膜法是應用生物膜來進行水體凈化，作為有效的節能減排污水處理技術，相比活性污泥處理法，生物膜法有著生物濃度大及消耗小的特點，在水質處理中存在著一定的不足，可將其與好氧活性污泥法結合使用。其中常用的為旋轉式接觸生物膜反應器，可用于處理2-氯化酚、2，4-二氯化酚、2，4，6-三氯化酚等，同時去除率可達到65%以上。因此，可將其用于凈化難以降解的有機物，加強應用的效果，以滿足污水處理的需求，根據實際需求來選擇該技術手段。

4.3 環境生物制劑技術

環境生物制劑技術的應用可滿足環保需求，比如使用型微生物菌劑、生物吸附劑、生物絮凝劑等。微生物菌種可采用微生物強化處理的菌劑來進行實現環境的改善作用，可在污水處理中發揮出有效的作用，在應用中有著較大的潛力空間。新型微生物劑使用了獨特的發酵工藝，將好氧微生物與厭氧微生物按照一定的比例進行混合，可獲得多種微生物群落，形成微生物生態系統。在凈化污水的過程中應用該技術可使效益得到保障，加強處理的效果。生物絮凝劑中包含了蛋清或多糖，可由細菌、真菌等微生物發酵及培養、純化等處理工序獲得，也可在污水處理中起到有效的作用。生物破乳劑可處理含油乳化液廢水，有利于氣浮，可去除以乳狀液形式難以降解的有機污染物。該類型技術在當前的實際應用中有著較大的優勢，因此受到了關注[5]。

4.4 細胞固定技術

細胞固定技術是借助物理或者化學手段將游離細胞定位在有限區域內部，使自身的保持良好的代謝活性，可在連續反應后進行循環使用，其中常用的細胞固定化材料包括海藻酸鈣、瓊脂、多孔二氧化硅、聚丙烯酰胺等。被固定的物體一般為細菌或者藻類，該技術在應用中可提高處理的效率，成本比較低，使用比較簡單，因此可有效應用在污水處理方面。經過對不曝氣及曝氣條件下該技術在藻酸鹽屏障表面及游離的雙形綠苔對氮、磷的去除能力的分析可知，不同系統對營養物的去除率順序分別為固定細胞與曝氣、固定細胞不曝氣、游離細胞與曝氣。通過對其分析可知其應用效果比較理想，但應考慮到其影響因素，通常影響藻類固定化技術處理效果的因素包括了固定化藻類所使用的載體類型及傳質性能、固定化藻類球的粒徑、密度及生長狀態、通氣量等。

4.5 生物除磷脫氮技術

生物除磷脫氮技術應用在目前的污水處理中可發揮有效的作用，該技術在生物處理技術的發展中得到了應用，可滿足當前的污水處理需求，在實際應用中借助聚磷微生物吸收過多的磷以實現去除廢水中的磷的作用。常見的磷積累微生物包括假單胞菌、氣單胞菌和不動桿菌。由于氮是造成水體富營養化的主要因素，在封閉或者半封閉水中需要開發可去除氮磷的工藝技術。因此，可應用該技術來達到處理目的，加強處理的效果。同時，水解好氧生物也是一種有效的處理技術，可將厭氧過程控制在水解計算階段，用于表面活性劑廢水、焦化廢水、印染廢水等處理，可保證處理的效果，相比傳統的處理方式，可使COD去除率顯著提高，進而改善處理的質量。

5 加強污水處理中節能效果的措施

5.1 合理運用水泵節能技術

在當前的污水處理中能耗問題比較顯著，為了改善該情況，應制定有效的措施，根據處理需求及節能目標來選擇恰當的手段。在污水處理廠中水泵作為重要的設備，能耗比較大，在污水處理廠建設過程中可借助水泵優化組合節能技術來進行改善，可使不同臺數及不同運行速率的水泵得到并聯組合，可使其滿足實際的運行需求。在搭配過程中可結合泵站不同大小的水泵來搭配，再與變頻調速技術之間相配合，可使節能效果加強[6]。在實際應用中應根據需求來選擇組合方式，對其進行優化，使方案的應用能夠滿足實際需求，提升水泵運行效率。借助水泵變頻調速節能技術可在水泵節能設計中發揮出相應的優勢，目前應用較多的異步電動機的調速中將定子的供電電源頻率改善，以實現了調速的目標。變頻器在其中發揮了有效的作用，作用原理是將泵性能曲線改變，使泵的工作點處于高效工作區，可實現節能目標。在變頻器運行中可借助 PLC 測控終端來構成管理系統，以加強控制的效果，并且通過流量傳感器來進行信號反饋，以使系統發揮出相應的作用。通過對實際應用的情況分析，變頻調速設備的應用可使水泵平均轉速顯著降低，達到了良好的節能效果，提升節能水平。

5.2 推廣污水自動處理技術

污水自動處理技術應用可提升自動化水平，使污水處理廠的設備的自動化節能效果加強，并且為生產的效益提升帶來保障，提高了污水處理的效率，為污水處理作業的進行提供了有效支持。通過對污水自動化處理技術的應用，可使其符合運行要求，并且降低外部帶來的影響，實現參數的自動化調整，以保證系統的運行狀態，使設備的工作質量得到顯著的提升。采用自動化處理技術可使工作人員數量減少，使人員對設備的操作更加便捷，也可對設備進行監測及故障排查，以避免故障的發生，使設備的維修養護工作更容易開展，保證了設備的使用性能。在技術的支持下，可使設備的運行效率提升，也可避免能耗問題的產生。此外，為了使自動化技術發揮出相應的作用，應重視對人員的操作能力的培養，使其掌握相關的知識技術，雖然該技術在短期需要一定的經費投入，但在運行中可帶來更多的效益，降低人力成本及設備的維修成本，設備的自動化控制也可節約更多的能源，以實現節能的最終目標，為企業的生產運行帶來更好的條件[7]。

5.3 改善污水處理各項技術

在污水處理中應保證節能性，并且使技術應用成本降低，可對技術進行有效地改善，以發揮出其更多的優勢。可對設備進行改良，比如在改進污水提升泵時，可將傳統的單一化提升泵優化或者更換，使用智能一體化泵站，可避免產生一臺水泵連續工作時間過長的情況，實現對水流量的自動化控制，以提高泵的運行效率，同時可使揚程降低，避免污水對設備造成不良影響。曝氣機在工業廢水及生活污水處理中比較常見，可在生化池方面起到有效的作用，也是節能生產中的重要內容。結合其發展情況來看，已經在改造中獲得了一定的成果，獲得了新的產品，這使其應用效果得到了有效改善。通過對新設備的分析，其可解決傳統風機的能耗大的問題，比如空氣懸浮鼓風機、污水曝氣風機等，可使節能效果顯著加強。經過相關數據的分析了解可知，曝氣系統在污水處理中占據的能耗比較大，應對其產生重視，使其得到改進。因此，通過對曝氣系統的改善，可使節能效果加強。污泥回流泵在污水處理過程中可將沉淀池中的污泥流回到厭氧池內，經過對回流比的控制，可使泵效改善，并且進一步提高污泥的處理效率，使污泥處理的實施得到有效支持，同時降低能耗水平。根據實際應用效果分析，其應用可減少較多的成本，因此可在實際處理中得到有效應用[8]。

6 結語

為了推動我國環境及能源的可持續發展，應加強環境保護治理相關工作，其中污水處理作為重要的部分，影響著環境的穩定發展。結合生產等領域的污水排放情況分析，應借助有效的手段來進行處理，使其滿足環保節能需求。可運用好氧活性污泥法、生物膜法、環境生物制劑技術以及生物除磷脫氮技術等技術，并且合理運用水泵節能技術，推廣污水自動處理技術，改善污水處理各項技術，加強處理的效果，進而實現發展目標。總的來說，污水處理行業實現碳中和是一項長期的系統性工程，從根本上解決這一問題，需要我們跳出污水處理行業，站在生態文明建設、城鄉融合發展、污水資源化、能量自給、環境友好等更多層面綜合考量，需要從“點-線-面-體”不同層次進行頂層規劃、系統設計和統籌安排。