節(jié)能低碳技術(shù)在污水處理中的應用研究

趙只增，李志華

（1.諸城市政務服務中心，山東 諸城 262200；2.濰坊市環(huán)境保護局諸城分局，山東 諸城 262200）

當前社會生產(chǎn)活動增加，一些生產(chǎn)活動的進行對環(huán)境及能源發(fā)展產(chǎn)生了影響，不利于環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展，會造成能源緊缺問題。由于工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中污水排放量較大，對環(huán)境產(chǎn)生了不利，如果不進行科學處理，會對生態(tài)體系的運行造成阻礙，同時對社會發(fā)展帶來嚴重的影響。在污水處理中對技術(shù)的應用提出了一定的要求，為了滿足污水處理需求，應采用節(jié)能低碳化技術(shù)來改善，使企業(yè)的能耗降低，也可使成本得到控制，為環(huán)境及能源發(fā)展帶來保障。

1 節(jié)能低碳技術(shù)含義

隨著環(huán)境污染問題的加劇，社會各領(lǐng)域?qū)Νh(huán)保節(jié)能更加重視，這對不同產(chǎn)業(yè)的節(jié)能減排提出了相應的要求，可使節(jié)能低碳技術(shù)得到進一步推廣。一般節(jié)能低碳可劃分成節(jié)能及低碳兩個部分，互相之間存在著一定的聯(lián)系。節(jié)能是要求人們在生產(chǎn)及生活中達到節(jié)約物資能源的要求，由于資源能源都是有限的，比如石油及礦產(chǎn)等，水資源作為世界發(fā)展的重要資源，目前污染問題比較嚴重，在污水處理中應重視節(jié)能減排手段的實施。低碳是要求人們在生產(chǎn)及生活中減少能量消耗，也就是降低二氧化碳的排放量，當二氧化碳過度排放，會對大氣產(chǎn)生污染影響，甚至引起不良的現(xiàn)象，比如酸雨等，對生態(tài)環(huán)境的發(fā)展產(chǎn)生不良影響。因此，應在污水處理中考慮到低碳要求，合理運用節(jié)能低碳技術(shù)，使兩者能夠有效結(jié)合，發(fā)揮出更好的作用[1]。

2 污水處理中節(jié)能低碳技術(shù)應用現(xiàn)狀

結(jié)合目前的實際情況分析，工業(yè)污水占比為50%，其所引起的污染情況比較顯著，污水作為處理難度較大的部分，經(jīng)過對工業(yè)廢水的來源的詳細分析，其多來自電力、造紙以及化工等行業(yè)，這些行業(yè)的污水排放量比較大，也使工業(yè)污染情況變得更加嚴重。在工業(yè)污水處理方面，隨著工業(yè)化建設的快速發(fā)展，廢水的處理要求提高，由于廢水排放量提高，污染物增加，這使生態(tài)環(huán)境受到了破壞，對人們的生產(chǎn)及生活都造成了影響。在工業(yè)污水處理中存在著以下情況，第一，由于污水排放量增加，原本的處理設備及處理廠有限，無法滿足工業(yè)污水處理的需求，對污水處理廠提出了相應的要求，需要購置更多的設施來提供處理條件。第二，傳統(tǒng)的污水處理方比較落后，無法滿足當前的需求，在實際處理過程中消耗的能量比較多，這使污水排放量增加。結(jié)合我國的污水處理情況來看，在處理技術(shù)上還存在著問題，無法發(fā)揮出有效的作用，與我國的節(jié)能環(huán)保發(fā)展目標之間有著矛盾，難以促進環(huán)境能源的可持續(xù)發(fā)展，也對社會的發(fā)展產(chǎn)生了影響。第三，在企業(yè)自行建造的污水處理廠的模式下，企業(yè)需要花費的資金增加，可能會產(chǎn)生部分企業(yè)為了節(jié)約成本而偷排污水的情況，對生態(tài)環(huán)境發(fā)展產(chǎn)生了影響[2]。

3 污水處理中的能源消耗類型

3.1 電能資源消耗

結(jié)合全國的總電量消耗情況分析，污水處理廠耗電量占據(jù)了較大部分。通過對發(fā)展情況的預測可知我國的污水處理廠消耗的電能在未來不斷擴大，占比隨之提高，這表明我國的污水處理在節(jié)能方面有著一定的發(fā)展空間。我國的污水處理廠多使用污泥提升系統(tǒng)和生化處理供氧系統(tǒng)等來進行污水處理，系統(tǒng)的電能消耗水平比較高。

3.2 藥劑資源消耗

絮凝劑在污水處理中可以發(fā)揮出有效的作用，實現(xiàn)泥沙聚沉，其中包括了聚合氯化鋁及其他的人工合成物，在污水處理中需要使用大量絮凝劑，這使治理成本提高。同時，使用該方式進行處理會使污水處理廠的成本增加的同時，也會對環(huán)境產(chǎn)生污染影響，絮凝劑在處理中難以進行回收，因此存在著一定的缺陷[3]。

3.3 自然水資源消耗

由于我國的污水處理領(lǐng)域發(fā)展比較晚，多數(shù)技術(shù)的應用水平有待提升，在處理后水資源可能達不到污水處理的排放標準。同時，部分污水處理廠沒有建立水資源回用裝置，沒有進行分類的污水會排入到自然水域內(nèi)，造成污染問題。此外，將未被污染水資源作為污水處理水源會消耗大量自然水資源，與污水處理目標之間不符。

4 節(jié)能低碳技術(shù)在污水處理中的應用

4.1 好氧活性污泥法

應用好氧活性污泥法是應用活性污泥來實現(xiàn)處理目標，由于其中有著較多的需氧型微生物，在風力調(diào)節(jié)作用下可達到對污水凈化的效果。這種方式與傳統(tǒng)污泥法比較有著更多的優(yōu)勢，可起到對污染區(qū)有效的抑制作用，傳統(tǒng)的污泥法在應用中當污染物濃度產(chǎn)生了變化，其抑制作用會受到影響，因此影響了最終的處理效果[4]。

4.2 生物膜法

生物膜法是應用生物膜來進行水體凈化，作為有效的節(jié)能減排污水處理技術(shù)，相比活性污泥處理法，生物膜法有著生物濃度大及消耗小的特點，在水質(zhì)處理中存在著一定的不足，可將其與好氧活性污泥法結(jié)合使用。其中常用的為旋轉(zhuǎn)式接觸生物膜反應器，可用于處理2-氯化酚、2，4-二氯化酚、2，4，6-三氯化酚等，同時去除率可達到65%以上。因此，可將其用于凈化難以降解的有機物，加強應用的效果，以滿足污水處理的需求，根據(jù)實際需求來選擇該技術(shù)手段。

4.3 環(huán)境生物制劑技術(shù)

環(huán)境生物制劑技術(shù)的應用可滿足環(huán)保需求，比如使用型微生物菌劑、生物吸附劑、生物絮凝劑等。微生物菌種可采用微生物強化處理的菌劑來進行實現(xiàn)環(huán)境的改善作用，可在污水處理中發(fā)揮出有效的作用，在應用中有著較大的潛力空間。新型微生物劑使用了獨特的發(fā)酵工藝，將好氧微生物與厭氧微生物按照一定的比例進行混合，可獲得多種微生物群落，形成微生物生態(tài)系統(tǒng)。在凈化污水的過程中應用該技術(shù)可使效益得到保障，加強處理的效果。生物絮凝劑中包含了蛋清或多糖，可由細菌、真菌等微生物發(fā)酵及培養(yǎng)、純化等處理工序獲得，也可在污水處理中起到有效的作用。生物破乳劑可處理含油乳化液廢水，有利于氣浮，可去除以乳狀液形式難以降解的有機污染物。該類型技術(shù)在當前的實際應用中有著較大的優(yōu)勢，因此受到了關(guān)注[5]。

4.4 細胞固定技術(shù)

細胞固定技術(shù)是借助物理或者化學手段將游離細胞定位在有限區(qū)域內(nèi)部，使自身的保持良好的代謝活性，可在連續(xù)反應后進行循環(huán)使用，其中常用的細胞固定化材料包括海藻酸鈣、瓊脂、多孔二氧化硅、聚丙烯酰胺等。被固定的物體一般為細菌或者藻類，該技術(shù)在應用中可提高處理的效率，成本比較低，使用比較簡單，因此可有效應用在污水處理方面。經(jīng)過對不曝氣及曝氣條件下該技術(shù)在藻酸鹽屏障表面及游離的雙形綠苔對氮、磷的去除能力的分析可知，不同系統(tǒng)對營養(yǎng)物的去除率順序分別為固定細胞與曝氣、固定細胞不曝氣、游離細胞與曝氣。通過對其分析可知其應用效果比較理想，但應考慮到其影響因素，通常影響藻類固定化技術(shù)處理效果的因素包括了固定化藻類所使用的載體類型及傳質(zhì)性能、固定化藻類球的粒徑、密度及生長狀態(tài)、通氣量等。

4.5 生物除磷脫氮技術(shù)

生物除磷脫氮技術(shù)應用在目前的污水處理中可發(fā)揮有效的作用，該技術(shù)在生物處理技術(shù)的發(fā)展中得到了應用，可滿足當前的污水處理需求，在實際應用中借助聚磷微生物吸收過多的磷以實現(xiàn)去除廢水中的磷的作用。常見的磷積累微生物包括假單胞菌、氣單胞菌和不動桿菌。由于氮是造成水體富營養(yǎng)化的主要因素，在封閉或者半封閉水中需要開發(fā)可去除氮磷的工藝技術(shù)。因此，可應用該技術(shù)來達到處理目的，加強處理的效果。同時，水解好氧生物也是一種有效的處理技術(shù)，可將厭氧過程控制在水解計算階段，用于表面活性劑廢水、焦化廢水、印染廢水等處理，可保證處理的效果，相比傳統(tǒng)的處理方式，可使COD去除率顯著提高，進而改善處理的質(zhì)量。

5 加強污水處理中節(jié)能效果的措施

5.1 合理運用水泵節(jié)能技術(shù)

在當前的污水處理中能耗問題比較顯著，為了改善該情況，應制定有效的措施，根據(jù)處理需求及節(jié)能目標來選擇恰當?shù)氖侄巍Ｔ谖鬯幚韽S中水泵作為重要的設備，能耗比較大，在污水處理廠建設過程中可借助水泵優(yōu)化組合節(jié)能技術(shù)來進行改善，可使不同臺數(shù)及不同運行速率的水泵得到并聯(lián)組合，可使其滿足實際的運行需求。在搭配過程中可結(jié)合泵站不同大小的水泵來搭配，再與變頻調(diào)速技術(shù)之間相配合，可使節(jié)能效果加強[6]。在實際應用中應根據(jù)需求來選擇組合方式，對其進行優(yōu)化，使方案的應用能夠滿足實際需求，提升水泵運行效率。借助水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)可在水泵節(jié)能設計中發(fā)揮出相應的優(yōu)勢，目前應用較多的異步電動機的調(diào)速中將定子的供電電源頻率改善，以實現(xiàn)了調(diào)速的目標。變頻器在其中發(fā)揮了有效的作用，作用原理是將泵性能曲線改變，使泵的工作點處于高效工作區(qū)，可實現(xiàn)節(jié)能目標。在變頻器運行中可借助 PLC 測控終端來構(gòu)成管理系統(tǒng)，以加強控制的效果，并且通過流量傳感器來進行信號反饋，以使系統(tǒng)發(fā)揮出相應的作用。通過對實際應用的情況分析，變頻調(diào)速設備的應用可使水泵平均轉(zhuǎn)速顯著降低，達到了良好的節(jié)能效果，提升節(jié)能水平。

5.2 推廣污水自動處理技術(shù)

污水自動處理技術(shù)應用可提升自動化水平，使污水處理廠的設備的自動化節(jié)能效果加強，并且為生產(chǎn)的效益提升帶來保障，提高了污水處理的效率，為污水處理作業(yè)的進行提供了有效支持。通過對污水自動化處理技術(shù)的應用，可使其符合運行要求，并且降低外部帶來的影響，實現(xiàn)參數(shù)的自動化調(diào)整，以保證系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使設備的工作質(zhì)量得到顯著的提升。采用自動化處理技術(shù)可使工作人員數(shù)量減少，使人員對設備的操作更加便捷，也可對設備進行監(jiān)測及故障排查，以避免故障的發(fā)生，使設備的維修養(yǎng)護工作更容易開展，保證了設備的使用性能。在技術(shù)的支持下，可使設備的運行效率提升，也可避免能耗問題的產(chǎn)生。此外，為了使自動化技術(shù)發(fā)揮出相應的作用，應重視對人員的操作能力的培養(yǎng)，使其掌握相關(guān)的知識技術(shù)，雖然該技術(shù)在短期需要一定的經(jīng)費投入，但在運行中可帶來更多的效益，降低人力成本及設備的維修成本，設備的自動化控制也可節(jié)約更多的能源，以實現(xiàn)節(jié)能的最終目標，為企業(yè)的生產(chǎn)運行帶來更好的條件[7]。

5.3 改善污水處理各項技術(shù)

在污水處理中應保證節(jié)能性，并且使技術(shù)應用成本降低，可對技術(shù)進行有效地改善，以發(fā)揮出其更多的優(yōu)勢?？蓪υO備進行改良，比如在改進污水提升泵時，可將傳統(tǒng)的單一化提升泵優(yōu)化或者更換，使用智能一體化泵站，可避免產(chǎn)生一臺水泵連續(xù)工作時間過長的情況，實現(xiàn)對水流量的自動化控制，以提高泵的運行效率，同時可使揚程降低，避免污水對設備造成不良影響。曝氣機在工業(yè)廢水及生活污水處理中比較常見，可在生化池方面起到有效的作用，也是節(jié)能生產(chǎn)中的重要內(nèi)容。結(jié)合其發(fā)展情況來看，已經(jīng)在改造中獲得了一定的成果，獲得了新的產(chǎn)品，這使其應用效果得到了有效改善。通過對新設備的分析，其可解決傳統(tǒng)風機的能耗大的問題，比如空氣懸浮鼓風機、污水曝氣風機等，可使節(jié)能效果顯著加強。經(jīng)過相關(guān)數(shù)據(jù)的分析了解可知，曝氣系統(tǒng)在污水處理中占據(jù)的能耗比較大，應對其產(chǎn)生重視，使其得到改進。因此，通過對曝氣系統(tǒng)的改善，可使節(jié)能效果加強。污泥回流泵在污水處理過程中可將沉淀池中的污泥流回到厭氧池內(nèi)，經(jīng)過對回流比的控制，可使泵效改善，并且進一步提高污泥的處理效率，使污泥處理的實施得到有效支持，同時降低能耗水平。根據(jù)實際應用效果分析，其應用可減少較多的成本，因此可在實際處理中得到有效應用[8]。

6 結(jié)語

為了推動我國環(huán)境及能源的可持續(xù)發(fā)展，應加強環(huán)境保護治理相關(guān)工作，其中污水處理作為重要的部分，影響著環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展。結(jié)合生產(chǎn)等領(lǐng)域的污水排放情況分析，應借助有效的手段來進行處理，使其滿足環(huán)保節(jié)能需求?？蛇\用好氧活性污泥法、生物膜法、環(huán)境生物制劑技術(shù)以及生物除磷脫氮技術(shù)等技術(shù)，并且合理運用水泵節(jié)能技術(shù)，推廣污水自動處理技術(shù)，改善污水處理各項技術(shù)，加強處理的效果，進而實現(xiàn)發(fā)展目標?？偟膩碚f，污水處理行業(yè)實現(xiàn)碳中和是一項長期的系統(tǒng)性工程，從根本上解決這一問題，需要我們跳出污水處理行業(yè)，站在生態(tài)文明建設、城鄉(xiāng)融合發(fā)展、污水資源化、能量自給、環(huán)境友好等更多層面綜合考量，需要從“點-線-面-體”不同層次進行頂層規(guī)劃、系統(tǒng)設計和統(tǒng)籌安排。