工業(yè)水處理中節(jié)能優(yōu)化控制的研究

邢偉孟 鮑一博

摘要：工業(yè)水處理過程中會(huì)有著較大的能耗和水耗量，如果管理不善或者工藝出現(xiàn)問題，則會(huì)導(dǎo)致大量的浪費(fèi)，所以需要進(jìn)行針對性的節(jié)能控制。不同的排放要求條件下會(huì)使用迥異的工藝內(nèi)容，因而需要綜合考慮，提高自動(dòng)化水平和管理水平，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。

關(guān)鍵詞：工業(yè)水處理;節(jié)能;優(yōu)化控制

一、工業(yè)水處理技術(shù)發(fā)展的必要性

（一）城鄉(xiāng)居民物質(zhì)生活的要求分析

我國的自然資源總體而言分配不均，北方和西部地區(qū)持續(xù)存在著水資源匱乏的情況，國家的南水北調(diào)工程在一定程度上予以了緩解。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人口的增多，城鄉(xiāng)工業(yè)的擴(kuò)充。水污染的問題已經(jīng)是影響到居民日常生活的基本民生問題之一。我國是工業(yè)大國，立足于此種國情之下，工業(yè)水的處理技術(shù)相對于其他國家和地區(qū)而言，要求更高，技術(shù)需要也更大。要想保障城鄉(xiāng)居民的基本生活用水，那工業(yè)水處理技術(shù)便是不可回避的一個(gè)重要問題。否則不僅工業(yè)本身不會(huì)進(jìn)步，而且水污染會(huì)嚴(yán)重影響城鄉(xiāng)居民的日常生活以及居住環(huán)境，因此，發(fā)展水污染處理技術(shù)，處理好工業(yè)用水的污染問題，能夠有效維護(hù)社會(huì)的穩(wěn)定，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

（二）水資源重復(fù)利用的需求分析

無論是對于城鄉(xiāng)居民生活還是工業(yè)發(fā)展生產(chǎn)，水資源都不是取之不盡用之不竭的。城鄉(xiāng)居民用水提倡節(jié)約使用，而工業(yè)用水大多采取定額管控的方式予以控制用水總量。此種背景之下，一方面需要企業(yè)提高水的利用效率，另一方面需要提高水的循環(huán)使用率。為此，工業(yè)發(fā)展對水資源的大量需求缺口，需要借助比較好的工業(yè)水處理技術(shù)，達(dá)到水資源多次利用的使用效果，并且先進(jìn)的處理技術(shù)，可以使企業(yè)在可用水資源總量固定的情況之下，循環(huán)次數(shù)更多，水質(zhì)更好，從而提升企業(yè)效率，減少環(huán)境污染。

二、節(jié)能優(yōu)化

（一）工業(yè)水處理的電源控制

水處理設(shè)備的運(yùn)行涉及到大量的電氣設(shè)備，如泵、風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、攪拌器、電氣絕緣設(shè)備等。為了降低功耗，需要優(yōu)化這些設(shè)備的使用。按照常規(guī)污水處理和排放的要求，一般是指懸浮顆粒處理、化學(xué)需氧量和營養(yǎng)鹽的要求。有許多方法可以處理這些污染物和不同的功耗組合。首先，在選擇合適的工藝時(shí)，還需要優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，控制設(shè)備數(shù)量，自然降低功耗。例如，可以使用溢流來減少所使用的泵的數(shù)量，研究表明，MBR工藝可以替代傳統(tǒng)的生物處理設(shè)備進(jìn)行生物處理，從而降低能耗。其次，注意材料選擇和工藝控制，降低功耗。例如，盡量選擇低能耗的電機(jī)，從根本上降低能耗，節(jié)約能源。結(jié)果表明，采用變頻調(diào)速、合理運(yùn)行和停止使用等措施，可以有效降低電動(dòng)機(jī)的功率損耗。

（二）控制工業(yè)水處理消耗

工業(yè)生產(chǎn)需要大量的洗滌水，因此產(chǎn)生了大量的廢水。同時(shí)，不同行業(yè)對洗滌水的要求不同，所以會(huì)有純凈水從自來水中提取出來。傳統(tǒng)的污水處理不涉及用水量。洗滌水的消耗只能改善生產(chǎn)工藝，從而減少廢水的產(chǎn)生，然而，循環(huán)水和純凈水通常消耗水。循環(huán)水通常是水循環(huán)的一種形式，它可以通過消除生產(chǎn)過程中使用的水量來節(jié)約用水，從而減少循環(huán)水量，特別是在用自來水生產(chǎn)純水的過程中，水量非常明顯，水越純凈，排出的污水就越少。凈化水和再生水的處理水量不同，例如，離子交換樹脂法的水效率不同于反滲透膜法。在實(shí)際水處理過程中，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理工藝，提高水的循環(huán)利用效率是降低水耗的有效途徑。

（三）控制工業(yè)水處理的其他能耗

水處理中大量使用消耗品和藥品，控制消耗品和藥品的使用也是節(jié)約能源的重要途徑。對于常用的濾料，如活性炭過濾中的活性炭，合理的工藝設(shè)計(jì)和選用優(yōu)質(zhì)的濾料，可以降低更換濾料的頻率和能耗。另外，從回收利用的角度來看，濾芯的再生也可以降低濾芯材料的消耗。廢濾料也是一種需要額外處理的廢物，增加了運(yùn)行成本?？刂扑幬餅E用有兩種方法，首先是過程的選擇，在考慮處理效率和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，盡量選擇消耗少、性能好的產(chǎn)品;另一方面，要嚴(yán)格選擇合適的藥物，控制藥物的使用，避免在實(shí)際操作中添加不合適的藥物或過量的藥物，減少損失。水處理產(chǎn)生的廢物，如廢濾料、化學(xué)污泥、生物污泥等，需要進(jìn)一步處理處置，也增加了運(yùn)行成本，因此減少浪費(fèi)或回收資源也是一種節(jié)能的方法。水處理產(chǎn)生的污泥通常需要外處理，處理費(fèi)用通常按重量計(jì)算。因此，污泥的進(jìn)一步處理也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。污泥處理工藝和脫水器的選擇也是節(jié)能的一個(gè)重要方面，它涉及生物污泥的處理，還可以循環(huán)利用，更符合節(jié)能的需要。

（四）工業(yè)水處理設(shè)備運(yùn)行管理中的節(jié)能控制

在工藝設(shè)計(jì)中，管理也是節(jié)能的重要組成部分。首先，提高自動(dòng)控制設(shè)備的水平是一種重要的節(jié)能控制方法，自動(dòng)化水平的提高可提升設(shè)備的運(yùn)行效率、減少人為錯(cuò)誤與管理，可準(zhǔn)確控制整個(gè)系統(tǒng)過程，也方便維護(hù)，是一種系統(tǒng)節(jié)能控制方法;其次，可制定合理的設(shè)備管理和維修計(jì)劃，在設(shè)備的運(yùn)行管理中，科學(xué)的管理和維護(hù)可保持處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少因操作不當(dāng)造成的維護(hù)，因此，對管理者實(shí)施定期的管理培訓(xùn)和制定管理制度也是降低能耗的重要手段。

（五）工業(yè)水處理綜合能耗控制

工業(yè)水處理包括廢水處理、中水回用和純水生產(chǎn)。因此，工業(yè)水處理的節(jié)能也是一個(gè)綜合過程。例如，減少電力消耗、水消耗或藥物使用和廢物產(chǎn)生是一個(gè)綜合過程，需要結(jié)合能源消耗和處理結(jié)果。例如，一個(gè)處理單元的能耗可能很高，但節(jié)省了藥品和水的消耗，而另一個(gè)處理單元的能耗很低，但消耗了大量的藥物和水，所以綜合運(yùn)行成本是必要的。因此在實(shí)際的水處理工程中，必須根據(jù)綜合能耗和運(yùn)行成本，采用經(jīng)濟(jì)技術(shù)手段選擇最節(jié)能的處理工藝。

三、結(jié)束語

工業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)消耗大量的能耗，其中產(chǎn)生的工業(yè)廢水也會(huì)消耗大量的資源進(jìn)行處理，因而屬于高能耗過程。而工業(yè)水的處理過程，可以通過合理設(shè)計(jì)相關(guān)工藝進(jìn)行優(yōu)化控制，進(jìn)而降低能源消耗，且提高應(yīng)用效果。

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