工業(yè)廢水處理過程節(jié)能優(yōu)化控制方法的探究

戴柳琴 韓 鎧

1. 浙江晶立捷環(huán)境科技有限公司 浙江 杭州 311121

2. 麥王環(huán)境技術(shù)股份有限公司 上海 200082

工業(yè)廢水處理的目的是為了減少廢水帶來的環(huán)境污染、土壤污染、水質(zhì)惡化問題，更是為了確保人們的用水安全，保障人民的生命安全，是符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求的[1]。但是如果在對廢水進行處理的過程中，過度消耗能源，造成不必要的資源浪費，那么這和生態(tài)建設(shè)、節(jié)能減排的理念是相悖的。因此在進行廢水處理的時候，必須要積極運用先進的技術(shù)手段，實現(xiàn)對水資源的循環(huán)利用，進一步落實工業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能目標。

1 工業(yè)廢水處理現(xiàn)狀分析

1.1 工業(yè)廢水排放量大，涉及范圍廣

自改革開放以來，我國有關(guān)部門高度重視工業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中投入了大量的財力支持和政策支持，這也促進了工業(yè)企業(yè)的大規(guī)模發(fā)展。在工業(yè)行業(yè)得到高速發(fā)展的同時，同樣也帶來了嚴重的環(huán)境污染問題。尤其是工業(yè)廢水的排放總量非常大，如果這些廢水處理不當或處理不及時，導(dǎo)致部分工業(yè)廢水流入生活水域或者滲入到地下，給周邊的水資源甚至整個河流生態(tài)都會造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，對水域里的生物和魚蝦的健康都產(chǎn)生了巨大的威脅，同時更嚴重的威脅著人們的正常生活，威脅著人們的生命安全。此外，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷壯大，我國大中小型工廠遍布了全國各地，而我國又是一個水資源嚴重匱乏的國家，國內(nèi)面臨著嚴重的水資源短缺問題。但是工業(yè)規(guī)模的不斷擴大，工業(yè)廢水污染范圍不斷擴大，也就加劇了資源短缺的問題，給社會的發(fā)展人們的生活都帶來了極大的影響。很多企業(yè)對廢水處理不夠重視，尤其是在廢水處理技術(shù)和處理設(shè)備上沒有進行更新，導(dǎo)致廢水處理技術(shù)落后，設(shè)備能力不足，嚴重阻礙了廢水處理的效率，導(dǎo)致廢水污染問題持續(xù)發(fā)酵，這也是現(xiàn)階段我國工業(yè)廢水處理中普遍存在的問題。工業(yè)廢水處理技術(shù)落后、人員素質(zhì)不高、環(huán)保意識薄弱，這些都嚴重阻礙了工業(yè)廢水處理質(zhì)量和效率的進一步提升，也阻礙了我國工業(yè)行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1.2 環(huán)保意識不足，影響人們正常生活

如果在工業(yè)生產(chǎn)過程中，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人的環(huán)保意識不足，那么就會導(dǎo)致對廢水處理重視程度不高，間接導(dǎo)致了工業(yè)廢水加劇了環(huán)境的破壞，從而引起了更多的廢水處理問題。廢水處理不及時，那么后期廢水問題越積越多，處理起來的費用也會越來越高，不僅會增加企業(yè)的廢水治理成本還會有些影響企業(yè)的社會地位，對企業(yè)的未來發(fā)展產(chǎn)生諸多不利因素。企業(yè)不重視廢水的循環(huán)利用，沒有重視引入相應(yīng)的節(jié)能技術(shù)，將會對自身的企業(yè)帶來更多的運營負擔，尤其是一些企業(yè)在生產(chǎn)加工過程中排放的廢水中，很可能會含有大量的化學(xué)物質(zhì)和有害物質(zhì)[2]，一些化學(xué)物質(zhì)中是含有一定毒素的，如果沒有及時采取相應(yīng)的處理措施，那么不僅會對環(huán)境造成影響，還會影響人們的身心健康給企業(yè)留下很多的隱患。

1.3 廢水處理技術(shù)落后

從我國工業(yè)發(fā)展的情況來看，在廢水治理過程中存在著技術(shù)落后、理念落后、設(shè)備落后的情況，這也嚴重阻礙了我國的環(huán)保建設(shè)，生態(tài)建設(shè)。尤其是現(xiàn)階段，我國的環(huán)保力度不斷加大，對企業(yè)的節(jié)能減排要求也越來越高，因此監(jiān)管力度也不斷加強，有關(guān)部門提出了相應(yīng)的廢水治理標準，這也意味著對工業(yè)企業(yè)有了更高的生產(chǎn)要求和廢水處理要求。但是由于企業(yè)采用的廢水處理技術(shù)落后、設(shè)備老舊，對廢水處理投入的資金力度不足等情況，導(dǎo)致在廢水處理過程中實際處理能力和國家的相關(guān)要求不符，達不到相關(guān)的節(jié)能環(huán)保標準。再加上技術(shù)人才嚴重匱乏、對設(shè)備的后期維護力度不足等等，這些都阻礙了工業(yè)廢水處理的進一步發(fā)展。相關(guān)的技術(shù)人員對節(jié)能理念、節(jié)能知識、節(jié)能設(shè)備、節(jié)能技術(shù)理解不到位、認識不足，在進行廢水治理的過程中，并沒有結(jié)合節(jié)能環(huán)保要求去開展相應(yīng)的工作，也沒有投入相應(yīng)的資金和節(jié)能設(shè)備，從而使廢水處理的節(jié)能目標無法得到進一步落實。

2 工業(yè)廢水處理中節(jié)能優(yōu)化控制的必要性

2.1 有助于控制能源消耗

隨著工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展和工業(yè)企業(yè)建設(shè)規(guī)模的不斷壯大，工業(yè)生產(chǎn)過程中帶來的環(huán)境污染問題日益嚴重。工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的能源消耗問題也是現(xiàn)階段環(huán)保建設(shè)中的一個重點問題。所以工業(yè)廢水處理是解決工業(yè)資源消耗過度，減少工業(yè)廢水污染問題的一個重要途徑。工業(yè)廢水得不到有效處理，不僅會破壞周邊的水資源，土地資源造成嚴重的生態(tài)破壞，而且還會威脅著周邊居民的生命健康。因此在工業(yè)廢水處理中必須要融合節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)[3]，全面落實環(huán)保政策要求，確保廢水處理過程中實現(xiàn)全面的節(jié)能降耗目標，減少廢水帶來的污染問題和能源消耗問題，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

2.2 有助于提高企業(yè)經(jīng)濟效益

在對工業(yè)廢水進行處理的過程中，不同的處理工藝處理技術(shù)所消耗的資源不同，消耗的能量不同，其中需要消耗能量最大的就是電力能源。在進行廢水處理過程中也難免會造成不必要的水資源浪費的情況無法實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這在一定程度上也造成了企業(yè)廢水處理成本過大，給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟壓力，不利于企業(yè)的健康發(fā)展[4]。如果在工業(yè)廢水處理過程中融合節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)，那么就可以最大程度的減少電能的消耗，還能夠?qū)崿F(xiàn)對水資源、污泥等資源的循環(huán)利用幫助企業(yè)提升經(jīng)濟效益。除此之外，通過精細化的管理手段，加強廢水處理設(shè)備和處理工藝的改進，全面引進新設(shè)備，新技術(shù)和新的節(jié)能理念，將廢水處理工作落實到各個方面，通過全面的廢水排放控制和廢水處理控制來提高廢水處理效率，從而實現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟利益的最大化。

3 工業(yè)廢水處理過程中節(jié)能優(yōu)化控制措施

3.1 在設(shè)計或運行階段融入環(huán)保節(jié)能理念

要想提高工業(yè)廢水處理的節(jié)能環(huán)保力度，就必須要從廢水處理廠的設(shè)計上考慮，充分融合環(huán)保節(jié)能理念。首先應(yīng)該根據(jù)工業(yè)廢水實際排放量結(jié)合廢水處理標準充分考慮將處理工藝和節(jié)能環(huán)保設(shè)備進行有效結(jié)合，從源頭上就把控能源消耗和環(huán)境污染問題，減少污染物的產(chǎn)生。除此之外，在進行廢水處理設(shè)計的過程中，還要注重減少除臭設(shè)計風量、優(yōu)化設(shè)備管道布置以及選擇更節(jié)能的處理工藝等方式。在進行除臭設(shè)計時應(yīng)該通過添加一些除臭微生物、除臭劑等來實現(xiàn)對廢水臭味源頭的吸附和降解。并且還可以對一些污水池采用加蓋的方式，防止臭味的擴散范圍加大。廢水處理廠中的一些廢氣站房內(nèi)部還應(yīng)該合理的規(guī)劃設(shè)置排氣系統(tǒng)[5]，確保能夠?qū)⒊魵膺M行有效排放和凈化。優(yōu)化設(shè)備及管道的合理布局，可在一定程度上減少管道阻力損失，減小揚程，降低水泵功耗，另外優(yōu)先選擇可生物降解的處理方法，應(yīng)盡可能減少高能耗的處理方法，同時應(yīng)盡可能選擇低能耗的新設(shè)備，給企業(yè)降低廢水處理運行成本。最為關(guān)鍵的是，應(yīng)該對污水處理環(huán)節(jié)中的各種條件、要素和工藝方式的選擇等進行深層次分析，可以明確這些技術(shù)和措施的應(yīng)用，會帶來怎樣的效果和后果，如此一來才能夠為后續(xù)階段的污水處理工作提供幫助。而隨著社會科技水平的不斷提升，各種先進技術(shù)也隨之出現(xiàn)，這更需要相關(guān)負責人牢牢掌握這些技術(shù)的操作方式，能夠大大降低污水對周圍環(huán)境造成的影響，確保節(jié)能環(huán)保理念的實現(xiàn)，促使工業(yè)廢水獲得徹底的處理。

3.2 有效分析廢水水處理工藝參數(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，現(xiàn)階段我國很多廢水處理工廠中都有了較為完善的處理工藝參數(shù)。比如經(jīng)常用到的有生物反應(yīng)器的傳熱系數(shù)、格柵系數(shù)，廢水處理參數(shù)、調(diào)節(jié)池參數(shù)等等。這些參數(shù)在應(yīng)用過程中對廢水處理工藝的節(jié)能性有著十分大的影響，也是實現(xiàn)工業(yè)廢水處理節(jié)能環(huán)保目標的有效途徑。在實際的廢水處理設(shè)計中，應(yīng)該結(jié)合廢水性質(zhì)、來源和工廠的實際排放情況，綜合分析各項工藝參數(shù)，積極采取最為科學(xué)合理的處理工藝，確保廢水處理的效率和質(zhì)量得到提高[6]。此外通過對處理工藝參數(shù)的優(yōu)化配置還能夠?qū)崿F(xiàn)廢水處理流程進一步完善從而確保工業(yè)廢水處理技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的效益。加強對廢水處理工藝的合理利用，能夠有效的避免資源消耗和資源浪費的情況，不僅能夠幫助企業(yè)減少處理成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的循環(huán)利用促進工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 廢水生化處理階段落實節(jié)能環(huán)保理念

在進行工業(yè)廢水處理的過程中，通過生化處理不僅能夠有效的提升處理效果，而且還直接影響著廢水處理耗能水平是實現(xiàn)廢水處理節(jié)能控制的有效途徑。其中最直接關(guān)系到耗能水平的就是曝氣量的控制。如果對曝氣量控制不合理，那么將會導(dǎo)致廢水處理效果不佳，無論是曝氣量過大還是曝氣量過小都會在一定程度上影響到工業(yè)廢水的節(jié)能處理效果。所以在實際廢水處理的過程中，當水質(zhì)超標的情況下，則需要改變曝氣量，如果水質(zhì)達標，那么將會使曝氣量維持在一個恒定的狀態(tài)下。另外曝氣器的不斷更新迭代，可不斷提升充氧能力，減少風量供應(yīng)?？茖W(xué)的使用處理工藝技術(shù)能夠加強工業(yè)廢水處理過程中節(jié)能控制效果。工業(yè)廢水因行業(yè)不同，廢水水質(zhì)相差很大，能用生化處理的盡量采用生化處理。研發(fā)人員不斷地對生化工藝進行深入研究，以實現(xiàn)微生物的能源消耗，比如應(yīng)加大對厭氧氨氧化的深入研究，包括如何控制硝化菌和亞硝酸菌的更精細化條件管控。利用更少的碳源，使廢水中的氮化合物得到有效的去除，這樣才能達到理想的廢水處理效果，提高我國工業(yè)廢水處理技術(shù)水平。此外經(jīng)過不斷的研究和實踐，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了生物脫氨處理技術(shù)能夠有效的處理工業(yè)廢水中的氮化合物并且通過活性污泥對廢水進行處理，能夠使這些氮元素分解成其他的形式和化合物的形態(tài)從而實現(xiàn)節(jié)能效果的提升。其中應(yīng)用較多的就是同化處理技術(shù)、氨化處理技術(shù)、硝化處理技術(shù)以及反硝化處理技術(shù)這四種技術(shù)手段。但是具體的應(yīng)用還需要結(jié)合實際廢水廠廢水處理工藝以及其他因素，確保處理技術(shù)能夠符合實際的廢水處理節(jié)能需求。

3.4 工業(yè)廢水處理“碳中和”的運用

碳中和技術(shù)在工業(yè)廢水中的應(yīng)用涉及的范圍是十分廣泛的，這種處理方法主要就是通過一定的技術(shù)手段，吸收廢水處理過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳，從而達到減排的目的，或者是利用一定的技術(shù)手段，將廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為可利用的能源，實現(xiàn)資源的二次利用。碳中和技術(shù)的應(yīng)用可以通過利用細菌、藻類等來實現(xiàn)，此外就是利用污泥處理，來實現(xiàn)碳中和的目的。首先利用細菌、藻類雖說能夠減少對環(huán)境的無染，充分轉(zhuǎn)化二氧化碳，但是這一技術(shù)較為復(fù)雜，實現(xiàn)起來比較困難，還需要經(jīng)過不斷的研究實驗才能得以運用。但是利用污泥處理卻是實現(xiàn)碳中和的一個很好的方式。為了充分實現(xiàn)廢水處理過程中的“碳中和”就必須要高度重視污泥處理工作，利用先進的厭氧呼吸技術(shù)、好氧消化技術(shù)、污泥堆肥等技術(shù)來實現(xiàn)對污泥的有氧處理[7]，污泥中其實含有很多可以二次利用的能源物質(zhì)，這些物質(zhì)只需要通過一些技術(shù)的分解轉(zhuǎn)化便可以實現(xiàn)二次利用。污泥來源比較廣泛，而且本身含有的雜質(zhì)比較多，所以處理起來也相對困難。如果在對污泥進行處理的過程中，處理工藝和處理技術(shù)使用不到位或者選擇不合理，那么很可能會造成新的污染源的出現(xiàn)，所以必須要積極采用先進的污泥處理技術(shù)融合節(jié)能處理工藝來促進污泥處理質(zhì)量和節(jié)能降耗目標的進一步實現(xiàn)。比如現(xiàn)階段運用好氧消化工藝就可以將污泥中的一些有機物礦化轉(zhuǎn)化，但是這一技術(shù)卻不能實現(xiàn)資源的二次利用，只能減少廢水處理過程對環(huán)境帶來的污染。運用厭氧技術(shù)，能夠是污泥在經(jīng)過一定的講解消化后，內(nèi)部的有機物質(zhì)能夠在發(fā)酵作用下轉(zhuǎn)化為單糖、氨基酸等物質(zhì)，最終可以將其中產(chǎn)生的氫和二氧化碳轉(zhuǎn)為甲烷。通過一系列的操作最終就可以利用這些能量轉(zhuǎn)化為電能，為廢水廠提供充足的電力資源。而且這一處理工藝相較于傳統(tǒng)的污泥處理工藝上來說有著自身強大的優(yōu)勢，不僅能夠改善傳統(tǒng)的污泥脫水困難、污泥固化率低等弊端，還能提高資源的利用率。最后就是通過污泥堆肥來實現(xiàn)廢水處理的碳中和。這是由于在對污泥進行堆肥處理后，不僅能夠有效消滅其中存留的有害寄生蟲和病原菌同時還能生產(chǎn)其他養(yǎng)分，這些養(yǎng)分能夠做為植被生長所需養(yǎng)分對其進行充分利用，所以這中處理方式不僅不會產(chǎn)生污染，還可以直接將處理過的污泥作為肥料來利用。污泥的碳中和處理對工業(yè)廢水節(jié)能目標的實現(xiàn)有著重要意義，實現(xiàn)了污泥高效利用，如焚燒發(fā)電，土壤改良材料，水泥熟料等多種用途。

4 結(jié)束語

總而言之，經(jīng)濟的快速增長推動了工業(yè)企業(yè)的大力發(fā)展，也造成了工業(yè)生產(chǎn)過程中廢水排放、化學(xué)產(chǎn)品排放、工業(yè)氣體排放量增加給環(huán)境帶來的嚴重污染問題。在全球環(huán)境日益嚴重的當今社會，環(huán)境治理，節(jié)能減排已經(jīng)成為了各行各業(yè)的發(fā)展目標。因此必須要利用先進的處理工藝和處理技術(shù)來實現(xiàn)廢水處理高效率，高質(zhì)量落實，同時還應(yīng)該融合先進的節(jié)能控制手段，節(jié)能優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)廢水處理的節(jié)能降耗目標，促進我國工業(yè)企業(yè)和廢水處理企業(yè)的健康發(fā)展。