馮鵬羽+陳輝

摘 要：本文介紹并分析了污水處理工藝流程，并針對污水處理各個環(huán)節(jié)提出有效的節(jié)能途徑。指出了常用的污水處理過程中能耗過高的突出問題，建議使用高效機電設備增加變頻器的使用范圍。污水再生利用也是解決污水處理能耗高的途徑之一。

關鍵詞：污水能耗與功效；變頻控制器；生態(tài)處理；自凈

1 前言

目前我國城市污水處理率低，環(huán)境污染壓力大，但現(xiàn)行的處理技術多數(shù)面臨高額資金的投入的難題，當前迫切需要低能耗、生態(tài)型的污水處理技術。并且，隨著人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我國城市污水排放量持續(xù)增長。我國水污染治理重點已經(jīng)開始從工業(yè)點源為主的控制治理，逐步轉變?yōu)橐猿鞘猩钗鬯疄橹鞯目刂浦卫?。如何?jīng)濟有效的解決生活污水的污染問題已成為一個亟待解決的難題，引起了人民群眾和政府部門的極大關注。

然而污水處理的費用也是一個很大的問題，要想將污水和廢水處理好，對環(huán)境的污染降到最低，我們就必須以最經(jīng)濟的方式處理污水，這就涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就光大水務德州南運河污水處理廠的部分流程進行分析，提出更好的解決方法，使以后的污水處理更加容易，更加全面，將污水對環(huán)境的污染降到最低的限度。

2 污水處理廠的工藝流程及進出水水質

（一）光大水務南運河污水處理廠概述

位于德州市德城區(qū)二屯鎮(zhèn)西北部，項目占地145.5畝，設計處理規(guī)模15萬噸/日，分兩期建設，一期建成7.5萬噸/日，出水水質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準

采用預處理+AAO生物脫氮除磷+深度處理工藝。預處理單元由細格柵和曝氣沉砂池組成，二級處理單元有AAO生物池和二沉池，深度處理采用過濾+紫外線消毒工藝。

3 污水處理各個環(huán)節(jié)的節(jié)能途徑

3.1 再生回用以減少深度處理

城市污水處理出水的再生利用在我國，花費大量的投資建設了城市污水處理廠，但經(jīng)過處理后的再生水并沒有得到充分利用，在城市污水處理決策中應充分考慮污水的再生利用，發(fā)展再生水在農(nóng)業(yè)灌溉、綠地澆灌、道路保潔、補給河道、生態(tài)恢復和工業(yè)冷卻水及地源供熱等。中水回用提高水資源的循環(huán)利用率，降低自來水的消耗，同時降低了污染物排放總量，有助于德州構建節(jié)約型和生態(tài)型城市。污水廠出水水量大，水質穩(wěn)定，深度處理過程中使用中水進行反洗濾池，故一定程度的中水回用可以有效緩解水資源不足，提高水資源利用率。

城市污水再生利用，應根據(jù)用戶需求和途徑，合理確定用水的水量和水質。以南運河廠為例，為使污水可以達到再生利用深度處理就采用了過濾+紫外線消毒工藝。因此，缺水城市和水環(huán)境污染嚴重的地區(qū)，在規(guī)劃建設遠距離調水前應積極實施城市污水再生利用工程，同時做好非投資性或低投資性的節(jié)水減污工作。

城市污水再生利用規(guī)劃建設要依照客觀需要和實際可能的原則，按照遠期規(guī)劃確定最終規(guī)模，以現(xiàn)狀水量及用水需求為主要依據(jù)確定實施規(guī)模。城市污水再生利用規(guī)模、處理程度、處理流程、輸水方式、再生水質、使用用途的選擇上，既要滿足要求又要經(jīng)濟合理。目前城市污水再生利用應著重于農(nóng)業(yè)灌溉、城市雜用、景觀水體、生活雜用、工業(yè)冷卻和補充地表水上。

但是，城市污水再生過程和再生水的使用應確保公眾和操作人員的健康安全，以及周邊的環(huán)境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和傳播。再生水使用應滿足國家和地方有關污水再生利用的水質標準和規(guī)定，處理工藝的選擇，尤其是工藝的可靠性和安全性的保障，應經(jīng)過嚴格的專家論證、評估和主管部門的批準。

3.2 環(huán)境自凈和生態(tài)處理以降低能耗

水體自凈是因為"污染物質"可以作為其它生物生長所需的原料.污水的生物處理是利用生長 繁殖來消耗水中的污染物質.主要以碳源，氮源的形式被消耗.關鍵就是生物鏈的平衡，其實所 有的污染都是因為破壞了生物鏈。污染物質排入量小于水體自凈的能力范圍。

南運河污水處理廠已經(jīng)變?yōu)榱怂难h(huán)的組成部分，清澈達標的出水一部分通過自流的方式周邊水渠和運河中，還有一部分通過輸送管道進入了岔河，使河流水體能維持或變成供下游使用的原水源，不僅經(jīng)濟而且減少風險并發(fā)揮河流自凈能力。正因為自然環(huán)境自身有很強的處理污水能力，我們可以用生態(tài)的方法處理污水，這樣不僅可以獲得很好的處理效果還能省去很多處理費用，是兩全其美的方式。目前生態(tài)處理方法中很多處理方法都存在占地多，處理流量小的問題。所以生態(tài)處理方法要因地制宜，用在空地較多、生物生長好的地方，像人工濕地、土壤層微生物濾池、植物浮床等都是很好的生態(tài)處理方法，能耗低，很值得推廣引用。

3.3 各個處理構筑物的節(jié)能途徑

在污水處理流程中，各個污水處理構筑物的節(jié)能途徑很多，下面就污水處理流程中各個構筑物的方法進行分析。

1、曝氣設施的節(jié)能途徑

國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機這類單一的設備上，因而節(jié)能應從選擇高效機電設備，多利用的變頻設備及減少高峰用電要求等方面入手。曝氣系統(tǒng)的能耗相當大，南運河污水處理廠在格柵后段加入曝氣沉砂池，通過曝氣以及水流的螺旋旋轉作用，使重顆粒下沉。同時污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦、并受到氣泡上升時的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機污染物得以去除隨水流帶走，并起到預曝氣作用。生物池的曝氣系統(tǒng)也是采用盤式微孔曝氣器，嚴格控制曝氣量，有效控制了溶解氧的過高或過低，非常有效的做到了節(jié)能降耗。

2、廣泛使用變頻控制器

變頻器廣泛用于交流電機的調速中.變頻調速技術是現(xiàn)代電力傳動技術重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術的發(fā)展，交流變頻技術從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調速、變極調速、直流調速等調速系統(tǒng)，越來越廣泛的應用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水，空調等領域。變頻控制器風機、水泵在水處理行業(yè)是經(jīng)常使用的通用機械。以往，風機、水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調節(jié)擋板或閥門開度大小來調節(jié)風量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調速技術，以調節(jié)電動機轉速的方法取代調節(jié)擋板或閥門，則將達到節(jié)約電能目的。普通水泵就是用普通電機帶動水泵轉動，即所謂的工頻電機。我們?nèi)粘Ｓ玫念l率50Hz，不可調速。水泵調節(jié)流量需要通過閥門節(jié)流來實現(xiàn)同，所以不節(jié)能。變頻也就是可調節(jié)頻率，變頻電機就是可以調節(jié)轉速調節(jié)流量，達到節(jié)能的目的，還有啟動電流小，維護工作量小的優(yōu)點。

4 其它

加強職工技能培訓，實現(xiàn)班組成本控制 南運河污水處理廠以要求高素質、高技能、高責任心的職工上崗，以崗帶面，一崗多能，與此同時總公司狠抓職工技能培訓，每年都針對運行人員進行崗位培訓，以提高職工綜合素質。

5 結論

由于近幾年國家只注重污水處理廠數(shù)量的建設而不注重污水處理廠的節(jié)能建設，隨著近幾年來電費、藥劑、人力等費用的不斷上漲，使污水處理廠的運行費用不斷增加，甚至造成了一大批污水處理廠不能正常運轉。所以對污水處理廠進行能耗分析，發(fā)揮污水處理廠的巨大節(jié)能潛力，提高污水處理廠的經(jīng)濟效益，是保障污水處理廠正常運轉的重要措施，同時也有利于緩解社會能源日益緊張的局面。在污水處理廠的設計、建設中，盡可能的優(yōu)化設計，選擇合理的處理工藝，實際合理的構筑物，使用節(jié)能的設備；在污水處理廠的運行中，要大膽運用先進的技術實現(xiàn)設備的優(yōu)化運行，加強管理，實現(xiàn)污水的資源化和再利用，那么污水處理才能逐漸向高效低耗的方向發(fā)展，實現(xiàn)其社會效益。

馮鵬羽 陳輝

摘 要：本文介紹并分析了污水處理工藝流程，并針對污水處理各個環(huán)節(jié)提出有效的節(jié)能途徑。指出了常用的污水處理過程中能耗過高的突出問題，建議使用高效機電設備增加變頻器的使用范圍。污水再生利用也是解決污水處理能耗高的途徑之一。

關鍵詞：污水能耗與功效；變頻控制器；生態(tài)處理；自凈

1 前言

目前我國城市污水處理率低，環(huán)境污染壓力大，但現(xiàn)行的處理技術多數(shù)面臨高額資金的投入的難題，當前迫切需要低能耗、生態(tài)型的污水處理技術。并且，隨著人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我國城市污水排放量持續(xù)增長。我國水污染治理重點已經(jīng)開始從工業(yè)點源為主的控制治理，逐步轉變?yōu)橐猿鞘猩钗鬯疄橹鞯目刂浦卫?。如何?jīng)濟有效的解決生活污水的污染問題已成為一個亟待解決的難題，引起了人民群眾和政府部門的極大關注。

然而污水處理的費用也是一個很大的問題，要想將污水和廢水處理好，對環(huán)境的污染降到最低，我們就必須以最經(jīng)濟的方式處理污水，這就涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就光大水務德州南運河污水處理廠的部分流程進行分析，提出更好的解決方法，使以后的污水處理更加容易，更加全面，將污水對環(huán)境的污染降到最低的限度。

2 污水處理廠的工藝流程及進出水水質

（一）光大水務南運河污水處理廠概述

位于德州市德城區(qū)二屯鎮(zhèn)西北部，項目占地145.5畝，設計處理規(guī)模15萬噸/日，分兩期建設，一期建成7.5萬噸/日，出水水質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準

采用預處理+AAO生物脫氮除磷+深度處理工藝。預處理單元由細格柵和曝氣沉砂池組成，二級處理單元有AAO生物池和二沉池，深度處理采用過濾+紫外線消毒工藝。

3 污水處理各個環(huán)節(jié)的節(jié)能途徑

3.1 再生回用以減少深度處理

城市污水處理出水的再生利用在我國，花費大量的投資建設了城市污水處理廠，但經(jīng)過處理后的再生水并沒有得到充分利用，在城市污水處理決策中應充分考慮污水的再生利用，發(fā)展再生水在農(nóng)業(yè)灌溉、綠地澆灌、道路保潔、補給河道、生態(tài)恢復和工業(yè)冷卻水及地源供熱等。中水回用提高水資源的循環(huán)利用率，降低自來水的消耗，同時降低了污染物排放總量，有助于德州構建節(jié)約型和生態(tài)型城市。污水廠出水水量大，水質穩(wěn)定，深度處理過程中使用中水進行反洗濾池，故一定程度的中水回用可以有效緩解水資源不足，提高水資源利用率。

城市污水再生利用，應根據(jù)用戶需求和途徑，合理確定用水的水量和水質。以南運河廠為例，為使污水可以達到再生利用深度處理就采用了過濾+紫外線消毒工藝。因此，缺水城市和水環(huán)境污染嚴重的地區(qū)，在規(guī)劃建設遠距離調水前應積極實施城市污水再生利用工程，同時做好非投資性或低投資性的節(jié)水減污工作。

城市污水再生利用規(guī)劃建設要依照客觀需要和實際可能的原則，按照遠期規(guī)劃確定最終規(guī)模，以現(xiàn)狀水量及用水需求為主要依據(jù)確定實施規(guī)模。城市污水再生利用規(guī)模、處理程度、處理流程、輸水方式、再生水質、使用用途的選擇上，既要滿足要求又要經(jīng)濟合理。目前城市污水再生利用應著重于農(nóng)業(yè)灌溉、城市雜用、景觀水體、生活雜用、工業(yè)冷卻和補充地表水上。

但是，城市污水再生過程和再生水的使用應確保公眾和操作人員的健康安全，以及周邊的環(huán)境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和傳播。再生水使用應滿足國家和地方有關污水再生利用的水質標準和規(guī)定，處理工藝的選擇，尤其是工藝的可靠性和安全性的保障，應經(jīng)過嚴格的專家論證、評估和主管部門的批準。

3.2 環(huán)境自凈和生態(tài)處理以降低能耗

水體自凈是因為"污染物質"可以作為其它生物生長所需的原料.污水的生物處理是利用生長 繁殖來消耗水中的污染物質.主要以碳源，氮源的形式被消耗.關鍵就是生物鏈的平衡，其實所 有的污染都是因為破壞了生物鏈。污染物質排入量小于水體自凈的能力范圍。

南運河污水處理廠已經(jīng)變?yōu)榱怂难h(huán)的組成部分，清澈達標的出水一部分通過自流的方式周邊水渠和運河中，還有一部分通過輸送管道進入了岔河，使河流水體能維持或變成供下游使用的原水源，不僅經(jīng)濟而且減少風險并發(fā)揮河流自凈能力。正因為自然環(huán)境自身有很強的處理污水能力，我們可以用生態(tài)的方法處理污水，這樣不僅可以獲得很好的處理效果還能省去很多處理費用，是兩全其美的方式。目前生態(tài)處理方法中很多處理方法都存在占地多，處理流量小的問題。所以生態(tài)處理方法要因地制宜，用在空地較多、生物生長好的地方，像人工濕地、土壤層微生物濾池、植物浮床等都是很好的生態(tài)處理方法，能耗低，很值得推廣引用。

3.3 各個處理構筑物的節(jié)能途徑

在污水處理流程中，各個污水處理構筑物的節(jié)能途徑很多，下面就污水處理流程中各個構筑物的方法進行分析。

1、曝氣設施的節(jié)能途徑

國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機這類單一的設備上，因而節(jié)能應從選擇高效機電設備，多利用的變頻設備及減少高峰用電要求等方面入手。曝氣系統(tǒng)的能耗相當大，南運河污水處理廠在格柵后段加入曝氣沉砂池，通過曝氣以及水流的螺旋旋轉作用，使重顆粒下沉。同時污水中懸浮顆粒相互碰撞、摩擦、并受到氣泡上升時的沖刷作用，使粘附在砂粒上的有機污染物得以去除隨水流帶走，并起到預曝氣作用。生物池的曝氣系統(tǒng)也是采用盤式微孔曝氣器，嚴格控制曝氣量，有效控制了溶解氧的過高或過低，非常有效的做到了節(jié)能降耗。

2、廣泛使用變頻控制器

變頻器廣泛用于交流電機的調速中.變頻調速技術是現(xiàn)代電力傳動技術重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術的發(fā)展，交流變頻技術從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調速平滑，范圍大，效率高，啟動電流小，運行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯。因此，交流變頻調速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調速、變極調速、直流調速等調速系統(tǒng)，越來越廣泛的應用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水，空調等領域。變頻控制器風機、水泵在水處理行業(yè)是經(jīng)常使用的通用機械。以往，風機、水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調節(jié)擋板或閥門開度大小來調節(jié)風量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調速技術，以調節(jié)電動機轉速的方法取代調節(jié)擋板或閥門，則將達到節(jié)約電能目的。普通水泵就是用普通電機帶動水泵轉動，即所謂的工頻電機。我們?nèi)粘Ｓ玫念l率50Hz，不可調速。水泵調節(jié)流量需要通過閥門節(jié)流來實現(xiàn)同，所以不節(jié)能。變頻也就是可調節(jié)頻率，變頻電機就是可以調節(jié)轉速調節(jié)流量，達到節(jié)能的目的，還有啟動電流小，維護工作量小的優(yōu)點。

4 其它

加強職工技能培訓，實現(xiàn)班組成本控制 南運河污水處理廠以要求高素質、高技能、高責任心的職工上崗，以崗帶面，一崗多能，與此同時總公司狠抓職工技能培訓，每年都針對運行人員進行崗位培訓，以提高職工綜合素質。

5 結論

由于近幾年國家只注重污水處理廠數(shù)量的建設而不注重污水處理廠的節(jié)能建設，隨著近幾年來電費、藥劑、人力等費用的不斷上漲，使污水處理廠的運行費用不斷增加，甚至造成了一大批污水處理廠不能正常運轉。所以對污水處理廠進行能耗分析，發(fā)揮污水處理廠的巨大節(jié)能潛力，提高污水處理廠的經(jīng)濟效益，是保障污水處理廠正常運轉的重要措施，同時也有利于緩解社會能源日益緊張的局面。在污水處理廠的設計、建設中，盡可能的優(yōu)化設計，選擇合理的處理工藝，實際合理的構筑物，使用節(jié)能的設備；在污水處理廠的運行中，要大膽運用先進的技術實現(xiàn)設備的優(yōu)化運行，加強管理，實現(xiàn)污水的資源化和再利用，那么污水處理才能逐漸向高效低耗的方向發(fā)展，實現(xiàn)其社會效益。