污水處理過(guò)程節(jié)能優(yōu)化控制方法的研究

李瑩

摘 要：眾所周知，改革開(kāi)放前，中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)。改革開(kāi)放后，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，這當(dāng)然離不開(kāi)中國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。工業(yè)在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。工業(yè)促進(jìn)了中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也對(duì)中國(guó)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響。在工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水、工業(yè)廢氣和其他有害物質(zhì)，因?yàn)橹袊?guó)片面追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此，對(duì)這些有害物質(zhì)的處理不夠重視，工業(yè)廢水、廢氣未加處理直接排放到大氣與河流中，嚴(yán)重危害了我國(guó)的生態(tài)環(huán)境，人們的生活質(zhì)量下降，在這樣的大背景下，本文對(duì)污水處理廠節(jié)能減排的實(shí)現(xiàn)途徑進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：污水處理；節(jié)能優(yōu)化；控制方法；研究

1污水處理過(guò)程中存在的問(wèn)題要點(diǎn)

1.1無(wú)法同時(shí)控制好能耗和水質(zhì)

污水處理后，不僅要達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，還要達(dá)到低能耗、低成本的目標(biāo)。前者是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而后者是凈水廠的生存需求。如何協(xié)調(diào)兩者成為一個(gè)大問(wèn)題。水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不一定與能耗有關(guān)，但是很難解決凈水和降低成本之間的矛盾。

1.2污水處理適應(yīng)性差

污水處理是一項(xiàng)復(fù)雜而繁瑣的工作。在污水處理的全過(guò)程中應(yīng)注意資源的優(yōu)化，并對(duì)處理過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的分析。然而，在實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)許多意想不到的情況，這就對(duì)技術(shù)施工人員提出了更高的要求，不僅要考慮材料的合理選擇，還要準(zhǔn)確把握能耗和出水控制的平衡點(diǎn)。如果施工中有任何錯(cuò)誤，污水處理的整體效益將會(huì)大大降低，甚至?xí)兴啡薄Ｎ覈?guó)的污水處理廠在控制結(jié)構(gòu)上都比較簡(jiǎn)單，控制變量時(shí)也不符合標(biāo)準(zhǔn)，故而污水處理系統(tǒng)在工作中很容易被外界因素干擾，污水處理的環(huán)境適應(yīng)性比較差。

1.3工業(yè)污水處理消耗大成本高

當(dāng)傳統(tǒng)的污水處理工藝用于處理污水時(shí)，一些環(huán)節(jié)難以操作。在困難的操作中會(huì)浪費(fèi)能源。如果合理降低運(yùn)營(yíng)難度，污水處理的投資成本將會(huì)增加，項(xiàng)目成本回收周期將會(huì)延長(zhǎng)。因此，污水處理工程企業(yè)或相關(guān)部門(mén)面臨的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)能耗和成本的統(tǒng)一平衡。

2工業(yè)污水處理技術(shù)

2.1高效沉淀技術(shù)

高效沉淀的工作原理：通過(guò)污泥回流和投加（明礬、硫酸亞鐵等），污水中的懸浮物質(zhì)聚合成大絮狀物，使得絮狀物的密度和半徑迅速增加，污染物的沉淀速度加快。在水量相同的情況下，結(jié)合沉淀池的特殊結(jié)構(gòu)，沉淀效率會(huì)更快。濃縮污泥在外部環(huán)境中的循環(huán)攪拌可以促進(jìn)反應(yīng)池中固體濃度的持續(xù)增加，同時(shí)提高進(jìn)入污泥的絮凝效率，形成絮狀物并使其均勻分布。沉淀技術(shù)中一般都采用斜板沉淀原理，斜板的運(yùn)用和污泥回流都使絮凝過(guò)程更加高效。斜板沉淀池中可用于泥水分離的面積為普通沉淀池的數(shù)倍，通過(guò)沉淀池的高效沉淀后，污水中大量的雜質(zhì)會(huì)變成相互獨(dú)立的沉淀物得到清除。

2.2采用反硝化除磷技術(shù)

這種技術(shù)是在厭氧條件下，使污水中的基質(zhì)首先被轉(zhuǎn)化為以PHB（聚羥基丁酸酯）為主要成分的聚合物質(zhì)，位于細(xì)胞內(nèi)的多聚磷酸鹽為這個(gè)過(guò)程提供了能量。這樣，磷酸鹽就被排到了細(xì)胞之外。好氧條件出現(xiàn)后，在厭氧條件下貯存的聚羥基丁酸酯就會(huì)因?yàn)榄h(huán)境中缺乏COD（化學(xué)需氧量）而被充當(dāng)基質(zhì)，聚磷酸鹽就在細(xì)菌過(guò)量攝取磷酸鹽的過(guò)程中產(chǎn)生，同時(shí)也使細(xì)菌得到了增殖[5]。除此之外，糖源在好氧條件下也得到了補(bǔ)充。這樣在好氧條件下離析出的增殖細(xì)菌便能被排除。細(xì)胞內(nèi)磷含量在聚磷細(xì)菌中只論干細(xì)胞可達(dá)到12%左右，而1%-3%則是一般細(xì)菌細(xì)胞的磷含量。由此可見(jiàn)。污水中的磷酸鹽可以被生物聚磷中出現(xiàn)的細(xì)菌分離有效脫離。這就為污水處理過(guò)程中節(jié)能優(yōu)化的發(fā)展奠定了十分有利的技術(shù)基礎(chǔ)。反硝化除磷細(xì)菌在缺氧和好氧條件下一樣，都可以利用硝酸氮作為電子受體，同樣產(chǎn)生生物攝磷功效，把硝酸氮還原為氮?dú)?。結(jié)果很明顯，反硝化除磷過(guò)程中COD與曝氣量可以積累很多，這就使得污水處理中的污泥產(chǎn)量大大減少。

2.3芬頓氧化技術(shù)

在工業(yè)廢水加入雙氧水H2O2，雙氧水會(huì)與鐵離子Fe2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成芬頓試劑，反應(yīng)后產(chǎn)生的OH-1自由基，具有很強(qiáng)的氧化性。經(jīng)過(guò)催化劑作用，它可以將結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高分子芳香環(huán)破壞，以達(dá)到降解去除目的。這種方法可以降低工業(yè)廢水的氧化性，并提高B/C比。除了以上工藝技術(shù)外，廢水的處理技術(shù)還有酸堿度中和、膜分離、氣浮、過(guò)濾、消毒、離子交換以及吸附等多種理化處理技術(shù)，主要取決于污染物實(shí)際情況，利用不同的工藝技術(shù)達(dá)到處理效果。

2.4工業(yè)污水生物脫氮技術(shù)

在過(guò)去的工業(yè)污水處理過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)我國(guó)水資源污染的主要組成部分之一是水體富營(yíng)養(yǎng)化。對(duì)于這一現(xiàn)象，我國(guó)現(xiàn)有的污水處理技術(shù)仍然不能完全解決。目前，解決水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要方法是生物脫氮技術(shù)，它在污水處理過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用。在使用脫氮技術(shù)時(shí)，也要對(duì)其進(jìn)行節(jié)能控制策略進(jìn)行優(yōu)化，采取科學(xué)的方法對(duì)脫氮技術(shù)工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而對(duì)污水中的以硝態(tài)氮化合物和氨氮等多種形式存在的氮進(jìn)行處理。

3污水處理過(guò)程中的節(jié)能優(yōu)化具體措施

3.1進(jìn)一步提升電氣節(jié)能優(yōu)化能力

除了水危機(jī)，中國(guó)也面臨著能源危機(jī)。因此，我們應(yīng)該盡最大努力節(jié)約能源和減少排放，做好工廠電路的維護(hù)和管理，注意電源線的損耗，選擇質(zhì)量好的電纜，降低維護(hù)成本。在污水處理操作過(guò)程中，應(yīng)選擇合適的變壓器。目前我國(guó)城市生活污水的處理率仍然不高。隨著城市化進(jìn)程的加快和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，城市生活污水處理的壓力將會(huì)增加。盡管近年來(lái)國(guó)家在污水處理方面的投資有所增加，但與國(guó)外相比仍有很大差距。因此，中國(guó)未來(lái)仍需要增加對(duì)城市污水處理設(shè)施的財(cái)政投資。對(duì)于東部發(fā)達(dá)地區(qū)，地方政府必須將城市污水處理設(shè)施建設(shè)納入財(cái)政收入充足的重點(diǎn)支持范圍，加快城市污水處理步伐，改善城市水環(huán)境變壓器的三相電路。在污水處理廠的建設(shè)中，由于工作量大，對(duì)供電要求嚴(yán)格，因此在總體配電中應(yīng)注意減少供電線路和電力消耗。電阻與線路長(zhǎng)度成正比，與線路的橫截面成反比，因此要選擇合理的輸電材料，降低電阻，節(jié)約能源，另外，鋁材質(zhì)的電阻率比銅材質(zhì)較大，考慮到污水處理的環(huán)境大多有腐蝕性，所以銅質(zhì)線纜是建議首選。此外，還要考慮線纜鋪設(shè)的合理性，比如負(fù)荷中心和變電器距離不能太大等等。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，將這些問(wèn)題細(xì)化落實(shí)，才能保證污水處理工作既順暢運(yùn)行，又能節(jié)約能源、降低成本。

3.2污水循環(huán)利用

目前國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家在工業(yè)廢水的回收利用方面取得了明顯的效果，很多工廠污水經(jīng)過(guò)技術(shù)處理后回收使用。隨著人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，處理后的工業(yè)污水越來(lái)越可能作為二次能源利用，先進(jìn)的污水處理技術(shù)無(wú)疑會(huì)增加工廠生產(chǎn)效益，廢水的凈化回收也應(yīng)被重點(diǎn)扶持發(fā)展，響應(yīng)政策順應(yīng)民意才能保證工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)

隨著生活用水和工業(yè)廢水排放量的增加，污水的成功處理是中國(guó)水資源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。污水處理過(guò)程中的節(jié)能優(yōu)化控制不僅可以降低污水處理成本，還可以節(jié)約能源、能源和消耗。因此，采用智能污水處理技術(shù)，應(yīng)用先進(jìn)的控制方法，提高污水處理效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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