工業(yè)污水處理過程節(jié)能優(yōu)化控制方法

中環(huán)清科（嘉興）環(huán)境技術(shù)研究院有限公司 顧琪芳，樊宇坤，周婷

社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶動(dòng)工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)業(yè)效益也在不斷提升。但工業(yè)污水排放問題處理不善，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。如果不能妥善處理工業(yè)污水，就會(huì)造成生態(tài)環(huán)境惡化，直接影響人們的生存環(huán)境。因此，需要做好工業(yè)污水處理研究工作，引入節(jié)能優(yōu)化控制措施，在保證污水處理質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低能耗，實(shí)現(xiàn)污水處理與節(jié)能降耗的平衡發(fā)展。

一、工業(yè)污水處理中節(jié)能優(yōu)化控制的必要性

工業(yè)污水處理過程中節(jié)能優(yōu)化控制起著重要作用，推進(jìn)節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)的落實(shí)，改善傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的不足，有效降低能耗，優(yōu)化處理工藝，提高工業(yè)污水處理質(zhì)量。具體措施如下：

（一）有助于控制能源消耗

工業(yè)污水處理作為現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究的重要問題，也是工業(yè)化發(fā)展過程中需要解決的現(xiàn)實(shí)問題。如果無法提高工業(yè)污水處理效果，就會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，甚至出現(xiàn)部分可以循環(huán)利用水資源浪費(fèi)的情況。

因此，工業(yè)污水處理中應(yīng)用節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)，可以一定程度減少污水處理過程中的能耗。通過對(duì)現(xiàn)有污水處理技術(shù)與工作操作流程進(jìn)行優(yōu)化、升級(jí)，全面落實(shí)節(jié)能優(yōu)化控制理念，最大限度減少能耗，實(shí)現(xiàn)可回收再利用水源的目的。

（二）有助于優(yōu)化處理工藝

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，工業(yè)污水處理過程中應(yīng)用各種新型技術(shù)手段。結(jié)合工業(yè)污水處理現(xiàn)狀，污水處理過程中工藝手段也是最大能耗所在。需要針對(duì)這一情況，對(duì)現(xiàn)有工藝手段進(jìn)行優(yōu)化，有效處理工業(yè)污水，避免嚴(yán)重浪費(fèi)能源的情況。同時(shí)，還需要針對(duì)性改善傳統(tǒng)污水處理過程中的對(duì)應(yīng)反應(yīng)條件，提高污水處理效果。通過合理利用這一方式，污水處理過程中不斷擴(kuò)大適用范圍，進(jìn)一步提高工業(yè)污水處理效果。

二、工業(yè)污水處理現(xiàn)狀及存在問題分析

（一）工業(yè)污水排量大，涉及范圍較為廣泛

工業(yè)污水不同于生活污水，工業(yè)污水排放總量較多，實(shí)際中部分企業(yè)不重視污水處理，簡單處理或是不處理直接排放到自然環(huán)境中，直接污染周邊水資源，影響到河流生態(tài)功能發(fā)揮，水資源污染影響范圍極廣。同時(shí)，當(dāng)前國內(nèi)面臨著越來越嚴(yán)重的水資源短缺問題，而工業(yè)污水污染范圍卻在不斷擴(kuò)大，污水處理難度增加，造成嚴(yán)重影響。此外，工業(yè)污水排放直接影響到人們生活用水，造成部分地區(qū)飲用水質(zhì)量下降，威脅到當(dāng)?shù)鼐用竦纳踩枰岣邔?duì)工業(yè)污水處理的重視度。污水處理站、企業(yè)采取的污水處理措施大都缺乏科學(xué)技術(shù)方法，部分技術(shù)設(shè)備存在明顯問題，無法滿足污水處理要求。特別部分河道附近工廠，只是簡單處理工業(yè)污水問題，并未做好深度處理和干預(yù)而直接排放，致使污水排放處理效果不佳。工業(yè)污水處理技術(shù)問題較多，比如小型造紙廠排放污水中，存在大量毒害物質(zhì)。添加藥劑之后，會(huì)產(chǎn)生較多淤泥，沉淀后形成分層淤泥形態(tài)，毒害物質(zhì)濃度大，致使工程實(shí)況與預(yù)計(jì)要求差異明顯。

（二）環(huán)保意識(shí)薄弱，影響到人們正常生活

企業(yè)環(huán)境意識(shí)薄弱導(dǎo)致污水的污染程度越來越高，污水排放與處理的代價(jià)也就越來越高，會(huì)增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，使企業(yè)的利潤率下降，這些因素直接影響到污水的循環(huán)利用。此外，企業(yè)所產(chǎn)生和排放的污水可能會(huì)含有有毒物質(zhì)，如果不及時(shí)采取科學(xué)手段予以處理，就會(huì)造成環(huán)境污染，還會(huì)直接影響人們的身心健康，加劇社會(huì)問題。在工業(yè)污水治理中，企業(yè)環(huán)保意識(shí)薄弱，不注重處理工業(yè)污水，將環(huán)境保護(hù)、污水治理看作無用功。但是為了響應(yīng)國家環(huán)保要求，企業(yè)開展工業(yè)加工時(shí)，遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，編制科學(xué)化污水處理方案，然而處理結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求相符性，只是形式流程。大部分工廠對(duì)于污水處理的關(guān)注度不足，沒有及時(shí)更新污水處理設(shè)備與技術(shù)。企業(yè)為了獲得高經(jīng)濟(jì)效益，在污水處理中存在偷工減料行為，致使污水處理管道不滿足要求，極易導(dǎo)致資源二次污染。

（三）污水處理技術(shù)落后，資金投入力度不足

由于受到生態(tài)環(huán)境破壞等不利因素的影響，國家開始采取措施督促企業(yè)采取有效的污水治理方式，并提高污水治理的標(biāo)準(zhǔn)，從而導(dǎo)致污水處理難度加大，以往的污水處理方案難以適應(yīng)目前的形勢。所以，企業(yè)需要采用更先進(jìn)的污水處理技術(shù)，提高污水處理質(zhì)量。但目前，污水處理技術(shù)水平還不夠先進(jìn)，面臨的問題更加多元，且不能很好地解決。此外，企業(yè)對(duì)相關(guān)設(shè)備的投入不足，相關(guān)技術(shù)人員也嚴(yán)重缺乏，使技術(shù)設(shè)備處于落后狀態(tài)，無法處理更多的污水，后期的維護(hù)費(fèi)用也非常高。因此，化工行業(yè)環(huán)保工程的發(fā)展一直停滯不前，難以與當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)。

注重改善環(huán)境問題，治理污水污染，并非在短時(shí)間內(nèi)可以完成，需要加大資金投入。多數(shù)企業(yè)工廠污水治理，并未做好資金支持工作，也沒有研發(fā)相關(guān)治理技術(shù)，過度追求經(jīng)濟(jì)效益，致使工廠污水治理不達(dá)標(biāo)，以低投資措施為主，無法滿足工業(yè)污水治理標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)在選擇污水處理技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照處理目的，合理選擇處理方案與技術(shù)，立足于污水治理角度分析。工業(yè)污水處理，技術(shù)人員應(yīng)注重分析污水實(shí)況，制定科學(xué)化措施予以處理。

三、工業(yè)污水處理過程節(jié)能優(yōu)化控制方法

工業(yè)污水處理過程中應(yīng)用節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)，需要綜合考慮各方面因素，制定科學(xué)合理的技術(shù)方案，進(jìn)一步提高工業(yè)污水處理質(zhì)量，降低能耗，具體措施如下。

（一）整體設(shè)計(jì)階段的環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施

工業(yè)污水處理工藝的實(shí)施離不開污水處理廠的設(shè)計(jì)，首先，應(yīng)結(jié)合污水處理實(shí)際要求，做好工藝的優(yōu)化和設(shè)備的合理選型，從而能夠從源頭上降低能耗，減少污染物的產(chǎn)生。在除臭方面，主要做好除臭微生物的添加，加強(qiáng)污水臭源的吸附與降解，針對(duì)主要的污水構(gòu)造物，采用秘密加蓋方式，防止臭味發(fā)散。針對(duì)能夠產(chǎn)生廢氣的站房，還應(yīng)加強(qiáng)排氣系統(tǒng)的合理設(shè)置，確定監(jiān)測取樣位置，在出口處，設(shè)置便于采樣的平臺(tái)，從而有效保障污染物處理排放達(dá)到環(huán)保要求。在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)立足整體階段，要求總圖布置流暢緊湊，盡量建設(shè)管道的迂回轉(zhuǎn)折頻率，有利于縮短管道布置長度，降低水頭損失。同時(shí)還要盡量減少跌水設(shè)計(jì)，科學(xué)準(zhǔn)確地計(jì)算水頭損失。除此之外，對(duì)工業(yè)污水處理而言，通常需要處理污水的規(guī)模比較大，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可立足高度層面，盡量減少不同層面的高度差，更有利于降低電能的損耗。

（二）污水提升泵布置融入環(huán)保節(jié)能理念

在污水處理廠中，基于不同時(shí)間階段下，污水整體水量也有著一定差異性，因此需要了解污水水量的變化規(guī)律，從而以實(shí)際水量變化為依據(jù)，合理進(jìn)行提升泵數(shù)量的靈活布置，再輔以變頻技術(shù)，促使泵機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，使其能夠始終運(yùn)行在高效區(qū)間內(nèi)，防止提升泵頻繁的啟動(dòng)與停止，如此一來，將能夠顯著降低污水處理的能耗，提高泵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。在此基礎(chǔ)上，還可以引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際的進(jìn)水量大小，來實(shí)時(shí)控制水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，從而保證水泵電動(dòng)機(jī)始終處于合理的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有效達(dá)到污水處理節(jié)能降耗的效果。除此之外，在臨近出水井位置做好提升泵房布置，針對(duì)每臺(tái)提升泵，可做好出水管的針對(duì)性設(shè)置，能夠有效減少出水管路止回閥與隔離閥門的使用數(shù)量，不僅有利于節(jié)省建設(shè)投資，還能夠降低水頭損失，提升泵機(jī)揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的作用價(jià)值。

（三）污水生化處理階段實(shí)施環(huán)保節(jié)能理念

對(duì)污水生化處理而言，加強(qiáng)曝氣量的控制，不僅直接關(guān)系污水處理的效果，同時(shí)還直接影響著污水處理能耗的水平。如果曝氣量小，將不利于污水處理效果提升；反之，則會(huì)增大曝氣能耗。同時(shí)由于大量曝氣，多余的氣體還會(huì)打碎污泥絮體，同樣不利于出水水質(zhì)提升。因此在實(shí)際進(jìn)行工業(yè)污水處理時(shí)，只有在出水水質(zhì)超標(biāo)的情況下，才會(huì)改變曝氣量，一般只要出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)將曝氣量維持在恒定狀態(tài)。在工業(yè)污水處理過程中，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷變化時(shí)，出水指標(biāo)也會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，而進(jìn)水負(fù)荷偏低時(shí)，則會(huì)造成氣量浪費(fèi)，因此按需曝氣則是體現(xiàn)污水處理的節(jié)能環(huán)保的一大主要途徑。

對(duì)于當(dāng)前的污水生化處理單元而言，通常會(huì)采用三大污水處理工藝技術(shù)，這些工藝技術(shù)在實(shí)際實(shí)踐過程中，主要能耗在于曝氣量控制，其中對(duì)于脫氮除磷工藝以及SBR工藝技術(shù)而言，在具體曝氣方式上，通常會(huì)選擇微孔曝氣，在這種曝氣方式下，需要由風(fēng)機(jī)提供空氣量，因此做好風(fēng)機(jī)選擇非常重要。從風(fēng)機(jī)選擇方面來看，在當(dāng)前一些中小型的污水處理廠中，一般以羅茨風(fēng)機(jī)選擇為主，并配置專門的變頻器，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，同時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，因此為防止出現(xiàn)噪聲污染，還需要做好專門的隔音處理。而在一些大型污水處理廠中，則可以選擇TURPO風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)有專門配套的MCP控制開關(guān)柜，同時(shí)自身還有著在線監(jiān)測功能，有利于工作人員實(shí)時(shí)了解最新的進(jìn)水量數(shù)據(jù)信息，并以此為依據(jù)，完成對(duì)風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開度大小與開啟臺(tái)數(shù)的控制，使得曝氣量始終在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而對(duì)氧化溝污水處理工藝而言，在環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施方面，針對(duì)曝氣的控制，則是以機(jī)械曝氣方式為主，比較常見的有倒傘式曝氣器、轉(zhuǎn)刷曝氣器等。首先對(duì)于前者而言，由于在實(shí)際安裝過程中，所采用的設(shè)備數(shù)量通常比較少，因此在實(shí)際進(jìn)行節(jié)能降耗措施實(shí)施方面，只需要在其中2臺(tái)設(shè)備中，做好變頻調(diào)速器的安裝，即可實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷運(yùn)行，能夠結(jié)合實(shí)際負(fù)荷量，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對(duì)于后者而言，則會(huì)采用大量的設(shè)備，因此產(chǎn)生的能耗也相對(duì)更高，為體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，需要配置專門的推進(jìn)器作為混合推流主要設(shè)備，推流設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作過程中，通常所消耗的電能比較低，因此針對(duì)水下推流設(shè)備，一般不進(jìn)行變頻調(diào)速的控制，需要長時(shí)間保持開啟狀態(tài)，而對(duì)于轉(zhuǎn)刷而言，則需要采用時(shí)序控制方式，結(jié)合實(shí)際的工況，靈活進(jìn)行制開啟臺(tái)數(shù)的控制，并進(jìn)行空間布置位置的合理調(diào)整與布局，從而面對(duì)不同的污水進(jìn)水負(fù)荷變化，消耗不同的電能，有效彰顯環(huán)保節(jié)能的特征。

（四）污泥處理階段融入環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施

污泥處理是工業(yè)污水處理的重要組成部分，由于工業(yè)污泥來源較為豐富，因此本身污染物質(zhì)也比較多，實(shí)際處理難度較大，為了更好地體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，防止污泥處理產(chǎn)生新的污染，可以采用先進(jìn)的污泥處理技術(shù)工藝，例如生物瀝浸污泥干化工藝。該項(xiàng)工藝一是新型的污泥深度脫水生物技術(shù)工藝，能夠有效改善傳統(tǒng)污泥脫水難、污泥固化率低、產(chǎn)量大資源化利用低等弊端。其本身有著以下優(yōu)勢：一是能夠?qū)崿F(xiàn)深度脫水，通過生物瀝浸處理后，能夠促使污泥固化率得到有效提升，由于不需要添加絮凝劑，因此處理成本更低；二是污泥凈化效果更好，該工藝能夠有效去除重金屬，從而防止該污染物對(duì)自然環(huán)境造成二次污染；三是該項(xiàng)工藝衛(wèi)生無害，能夠有效去除污泥產(chǎn)生的惡臭，并消滅99%以上的病原菌；四是能夠有效改善污泥的外觀，經(jīng)過生物瀝浸污泥干化工藝處理過的污泥，整體呈現(xiàn)無臭的土黃色餅狀；五是能夠?qū)崿F(xiàn)污泥處理資源的多樣化利用，經(jīng)過該項(xiàng)工藝處理后的污泥，可以用于焚燒發(fā)電，也可以直接作為土壤改良的材料，或者用于水泥熟料生產(chǎn)等多種用途，因此能夠產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益；六是該項(xiàng)工藝還能夠有效節(jié)省脫水藥劑費(fèi)用，在脫水環(huán)節(jié)，不需要添加額外絮凝劑和干燥劑等，并且生物瀝浸污泥干化工藝操作也比較簡便，運(yùn)行環(huán)境也比較安全，不會(huì)引起二次污染，更好地體現(xiàn)出環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)。

四、工業(yè)污水處理節(jié)能降耗技術(shù)發(fā)展趨勢分析

工業(yè)污水處理領(lǐng)域運(yùn)用節(jié)能降耗技術(shù)，需要綜合考慮各方面因素，對(duì)其技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行分析，整體呈現(xiàn)出智能化、網(wǎng)絡(luò)化和高效化的發(fā)展方向，具體如下。

（一）智能化方向發(fā)展

作為工業(yè)制造的主力技術(shù)以及重要發(fā)展和研究對(duì)象，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在人工智能等技術(shù)的推動(dòng)下，智能化水平不斷提升。在智能制造中，借助專用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)人行為的模仿。由此發(fā)展而來的無人機(jī)駕駛、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)操作技術(shù)等，都是借助人機(jī)交互功能的研發(fā)，還能提供更加精準(zhǔn)的服務(wù)。這就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)提高工業(yè)污水處理智能化水平的目的。

（二）網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

作為未來工業(yè)污水處理的主要研究方向，網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展備受關(guān)注。借助網(wǎng)絡(luò)科技，在進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備、工業(yè)污水處理以及運(yùn)營管理等方面的高效管控，從而進(jìn)行有效的溝通和數(shù)據(jù)交換，這對(duì)于優(yōu)化資源配置，提升運(yùn)營效率，改善運(yùn)行的安全性都具有重要意義。

（三）高效化方向發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，節(jié)能降耗技術(shù)將與其他技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)提高技術(shù)性能的目的。節(jié)能降耗技術(shù)將會(huì)主動(dòng)融入計(jì)算機(jī)、機(jī)械學(xué)等內(nèi)容，持續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用范圍，控制生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。同時(shí)，新型系統(tǒng)中節(jié)能降耗技術(shù)充分滿足生產(chǎn)需求的，簡化生產(chǎn)指令，節(jié)約生產(chǎn)實(shí)踐，促進(jìn)產(chǎn)品性能提升，達(dá)成提高生產(chǎn)效率的目的。

五、結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)污水排放直接影響到周邊生態(tài)環(huán)境，這不符合可持續(xù)發(fā)展理念。當(dāng)前工業(yè)污水處理過程中存在能耗過高的情況，這就需要在保證污水處理的基礎(chǔ)上降低能耗，也是當(dāng)前需要改進(jìn)與優(yōu)化的措施。技術(shù)人員需要在實(shí)際工作中進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)提高工業(yè)污水處理效果和推進(jìn)社會(huì)可持續(xù)性健康發(fā)展的目的。