城市污水處理工藝流程及污水處理各個環(huán)節(jié)節(jié)能途徑

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(shè)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(guān)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(shù)多數(shù)面臨高額資金的投入的難題，當(dāng)前迫切需要低能耗、生態(tài)型的污水處理技術(shù)。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(zhuǎn)變?yōu)橐猿鞘猩钗鬯疄橹鞯目刂浦卫怼Ｈ绾谓?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(guān)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(wù)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(zhì)

（一）光大水務(wù)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(shè)計處理規(guī)模15萬噸/日，分兩期建設(shè)，一期建成7.5萬噸/日，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)

采用預(yù)處理+AAO生物脫氮除磷+深度處理工藝。預(yù)處理單元由細(xì)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(shè)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(yīng)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(fù)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(gòu)建節(jié)約型和生態(tài)型城市。污水廠出水水量大，水質(zhì)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(yīng)根據(jù)用戶需求和途徑，合理確定用水的水量和水質(zhì)。以南運河廠為例，為使污水可以達(dá)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(yán)重的地區(qū)，在規(guī)劃建設(shè)遠(yuǎn)距離調(diào)水前應(yīng)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(shè)要依照客觀需要和實際可能的原則，按照遠(yuǎn)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(zhì)、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(yīng)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(yīng)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(yīng)滿足國家和地方有關(guān)污水再生利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的專家論證、評估和主管部門的批準(zhǔn)。

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(zhì)"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(zhì).主要以碳源，氮源的形式被消耗.關(guān)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(zhì)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(dá)標(biāo)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(fēng)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(gòu)筑物的節(jié)能途徑

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

1、曝氣設(shè)施的節(jié)能途徑

國外的學(xué)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(rèn)為處理設(shè)施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機這類單一的設(shè)備上，因而節(jié)能應(yīng)從選擇高效機電設(shè)備，多利用的變頻設(shè)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(dāng)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(zhuǎn)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(yù)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(yán)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(diào)速中.變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)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(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水，空調(diào)等領(lǐng)域。變頻控制器風(fēng)機、水泵在水處理行業(yè)是經(jīng)常使用的通用機械。以往，風(fēng)機、水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調(diào)節(jié)擋板或閥門開度大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調(diào)速技術(shù)，以調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的方法取代調(diào)節(jié)擋板或閥門，則將達(dá)到節(jié)約電能目的。普通水泵就是用普通電機帶動水泵轉(zhuǎn)動，即所謂的工頻電機。我們?nèi)粘Ｓ玫念l率50Hz，不可調(diào)速。水泵調(diào)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(diào)節(jié)頻率，變頻電機就是可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，達(dá)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(xùn)，實現(xiàn)班組成本控制 南運河污水處理廠以要求高素質(zhì)、高技能、高責(zé)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(xùn)，每年都針對運行人員進行崗位培訓(xùn)，以提高職工綜合素質(zhì)。

5 結(jié)論

由于近幾年國家只注重污水處理廠數(shù)量的建設(shè)而不注重污水處理廠的節(jié)能建設(shè)，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(zhuǎn)。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(zhuǎn)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(shè)計、建設(shè)中，盡可能的優(yōu)化設(shè)計，選擇合理的處理工藝，實際合理的構(gòu)筑物，使用節(jié)能的設(shè)備；在污水處理廠的運行中，要大膽運用先進的技術(shù)實現(xiàn)設(shè)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(shè)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(guān)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(shù)多數(shù)面臨高額資金的投入的難題，當(dāng)前迫切需要低能耗、生態(tài)型的污水處理技術(shù)。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(zhuǎn)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(guān)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(wù)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(zhì)

（一）光大水務(wù)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(shè)計處理規(guī)模15萬噸/日，分兩期建設(shè)，一期建成7.5萬噸/日，出水水質(zhì)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)

采用預(yù)處理+AAO生物脫氮除磷+深度處理工藝。預(yù)處理單元由細(xì)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(shè)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(yīng)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(fù)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(gòu)建節(jié)約型和生態(tài)型城市。污水廠出水水量大，水質(zhì)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(yīng)根據(jù)用戶需求和途徑，合理確定用水的水量和水質(zhì)。以南運河廠為例，為使污水可以達(dá)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(yán)重的地區(qū)，在規(guī)劃建設(shè)遠(yuǎn)距離調(diào)水前應(yīng)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(shè)要依照客觀需要和實際可能的原則，按照遠(yuǎn)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(zhì)、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(yīng)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(yīng)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(yīng)滿足國家和地方有關(guān)污水再生利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的專家論證、評估和主管部門的批準(zhǔn)。

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(zhì)"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(zhì).主要以碳源，氮源的形式被消耗.關(guān)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(zhì)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(dá)標(biāo)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(fēng)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(gòu)筑物的節(jié)能途徑

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

1、曝氣設(shè)施的節(jié)能途徑

國外的學(xué)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(rèn)為處理設(shè)施大部分的能量消耗是發(fā)生在電機這類單一的設(shè)備上，因而節(jié)能應(yīng)從選擇高效機電設(shè)備，多利用的變頻設(shè)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(dāng)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(zhuǎn)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(yù)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(yán)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(diào)速中.變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實際逐漸走向成熟。變頻器不僅調(diào)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(diào)速已逐漸取代了過去的傳統(tǒng)滑差調(diào)速、變極調(diào)速、直流調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，越來越廣泛的應(yīng)用于冶金、紡織、印染、煙機生產(chǎn)線及樓宇、供水，空調(diào)等領(lǐng)域。變頻控制器風(fēng)機、水泵在水處理行業(yè)是經(jīng)常使用的通用機械。以往，風(fēng)機、水泵采用恒速交流電動機拖動，通過調(diào)節(jié)擋板或閥門開度大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量，這勢必造成電能的浪費。若利用變頻調(diào)速技術(shù)，以調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的方法取代調(diào)節(jié)擋板或閥門，則將達(dá)到節(jié)約電能目的。普通水泵就是用普通電機帶動水泵轉(zhuǎn)動，即所謂的工頻電機。我們?nèi)粘Ｓ玫念l率50Hz，不可調(diào)速。水泵調(diào)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(diào)節(jié)頻率，變頻電機就是可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，達(dá)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(xùn)，實現(xiàn)班組成本控制 南運河污水處理廠以要求高素質(zhì)、高技能、高責(zé)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(xùn)，每年都針對運行人員進行崗位培訓(xùn)，以提高職工綜合素質(zhì)。

5 結(jié)論

由于近幾年國家只注重污水處理廠數(shù)量的建設(shè)而不注重污水處理廠的節(jié)能建設(shè)，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(zhuǎn)。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(zhuǎn)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(shè)計、建設(shè)中，盡可能的優(yōu)化設(shè)計，選擇合理的處理工藝，實際合理的構(gòu)筑物，使用節(jié)能的設(shè)備；在污水處理廠的運行中，要大膽運用先進的技術(shù)實現(xiàn)設(shè)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。