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摘要：随着社会的进步和经济的发展，人们的生活水平在逐步提高，在日常生活中产生的污水和垃圾也在增加。污水对人类的健康影响很大，污水处理是一个现代化的城市发展的当务之急。但污水处理是一个复杂的过程，目前，污水处理工艺能耗高，处理效率低。基于此，本文对城市污水处理厂的节能途径进行了研究，为提高效率，节能减排，提出了几点建议。以期对城市污水处理的未来发展有所帮助。
关键词：污水处理；能耗；节能
前言：随着污水处理厂和处理能力的提升，污水处理标准也越来越严格，对排放水质的要求也越来越高。污水处理经历了从传统污水处理、营养物去除、营养物深度去除和营养物极限去除等发展过程。污水处理厂是高能耗行业，随着能源危机的加剧和对水环境要求的提高，节能降耗是各行各业面临的重要需求。
1、城市污水处理厂能源消耗主要方面
1.1电耗
根据美国每年用电数据分析可以看出，城市污水处理厂所消耗的电量是总电量的3%，在人口数量不断增加和对污水排放标准越来越高的情况下，预计未来15年内污水处理所需要消耗的电量还将继续增加20%左右。在我国情况也是如此，随着城市污水厂的发展所消耗的电量所占比例将逐年增加，但是仍存在很大的节能潜力。在城市污水厂的运行中电耗所占比例较大的是污水提升、生化曝气和污泥浓缩处理三部分。在污水生化处理中需要的鼓风机曝气、潜水搅拌器和进出水轴流泵都消耗了大量的能耗，其中鼓风机是节能降耗的重点。
1.2药耗
在城市污水处理厂中所需要的化学药剂主要是生化反应中化学除磷需要的聚合氯化铝（PAC）和污泥脱水系统中添加的絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）。但是，通常在污水厂的运行过程中由于药剂投加量投加时间的控制不够智能化等原因导致絮凝效果不理想，促使药剂的投加量增加，大大增加了污水处理成本，同时，这些药剂的降解性能较差容易对环境造成二次污染。
1.3水耗
国内许多污水处理厂的中水回用系统都尚未健全，污水处理工艺中的冷却水、反冲洗水、喷淋用水、办公用水等均采用自来水，而处理后达到出水标准的中水并未得到充分利用，因此，造成污水厂内水资源的消耗，对净水资源造成了浪费，同时也增加了处理成本。
2、城市污水处理厂的节能降耗途径
2.1节约电能的措施
2.1.1电机节能
电机能耗是污水处理厂电能消耗的主要部分，常用的电机包括风机、搅拌机、水泵、污泥泵等，为了提高污水厂电气节能效果，必须做好电机的节能设计，采取有效的节能措施。电机能耗高低的影响因素主要包括电机自身性能、数量、容量、配置、控制方式、运行管理等因素，可从这几个方面入手采取节能措施：在购置电机时，应优选效率高、能耗低、运行可靠的电机。污水处理厂要结合实际运营情况，合理设计电机容量，确保电机输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，进一步实现电机自然功率因素的改善；在选择水泵时，污水处理厂要根据用水量、季节变化、最大流量等条件进行选择，预留出一定额度；一般情况下，电机完全达到满负荷运转的时间不超过10%，其余时间均处于低效运行。由于电机处于高效运行状态下才能降低电能消耗，所以污水处理厂应采用优化调控方式，对电机输出负荷进行合理设置，调控电机的运行状态，使电机长时间处于高效运转，降低电能耗用量。
2.1.2城市污水处理优化
2.1.2.1污水生物脱氮技术
从很多污染水源的成分分析中能够发现，我国水污染最重要的原因就是水体富营养化，即使是在污水处理技术不断发展的今天，还依然不能将这个问题进行有效解决。现在水体富营养化情况愈发严重，想要解决这个问题，目前只有依靠脱氮除磷的方法。
2.1.2.2氧化沟脱氮技术
利用推流式反应器和氧化沟脱氮技术相结合，这种污水处理技术的速度较快，又能和沟内的混合溶液快速融合在一起。其通过活性污泥中的微生物与细菌对污水中的有机物进行降解去除，进而达到净化污水的目的。
2.1.2.3缺氧技术
缺氧技术就是前置反硝化技术，经缺氧池处理后的废水用提升泵提升至生物接触氧化池进行好氧生化处理。这项技术操作过程简单并且造价较低，目前被广泛应用于各个城市的污水处理厂。
2.1.2.4三级活性污泥技术
三级活性污泥技术就是将反硝化、消化和氨化三个化学反应进行有效结合，污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。以此达到污水处理的效果，这种污水处理的方式较为复杂且造价偏高，是目前国内多数污水处理厂常用处理工艺之一。
2.1.3污水处理的电气节能优化控制
在对污水进行处理时，电气节能也有着十分重要的作用。因为城市污水处理的过程要求节约成本，降低能源消耗。因此在配电过程中减少配电线路对电能的消耗能够有效保证在电气节能中降低线路的损耗。
2.1.4采用遗传算法优化控制
通过实践表明，遗传算法是一种在污水处理中比较有效的解决问题的方法，它以自然选择和遗传机理的搜索形式为基础，通过这种方式对DO溶解氧（dissolved oxygen）变化量展开有效的控制，以便于更好的将在自然选择中的繁殖和变异现象模拟出来。
2.1.5照明节能
城市污水处理厂中的照明系统，在电气能耗中所占的比例较大，为此，应采取有效的措施降低照明系统能耗。
2.1.5.1对光源进行合理选择
随着城市污水处理厂规模的不断扩大，大型车间数量也随之增多。在大型车间中，需要采用充足的光源以满足生产条件。为了实现照明节能，污水處理厂应合理选择节能型的光源。大型厂房应采用大功率细管径荧光灯、高压钠灯或金属卤化物灯，这些光源的节能效果较高。在污水处理厂配电室、办公室、值班室等人员工作的地方，要尽量避免使用白炽灯，而是要选择紧凑型荧光灯、三基色细管径荧光灯或金属卤化物小功率灯等。 2.1.5.2选用节能型光源附件
镇流器是照明系统中的重要组成部分，其种类众多、性能各异，在选择气体放电灯的镇流器时，要尽量避免使用普通电感型镇流器，而是要使用电子镇流器、低能耗镇流器，以达到降低线损、提高供电质量的效果。在气体放电灯中设置就地补偿电容，提高灯具的功率因素，在同等照明亮度和时长的情况下降低线损。
2.1.5.3优化照明控制系统
污水处理厂的值班室、办公室的灯具控制应采用一对一的控制方式，而在大型车间中可根据生产情况采取区域型控制方式，在满足照明需求的情况下实现节能；在楼梯间、公共走道等场所采用声光控方式，降低灯具的电能消耗，做到人来灯开、人走灯闭，提高节电效果；厂区内的道路采用光控方式，白天吸收太阳能，将太阳能转换为电能，天黑时自动开启照明，天亮关闭照明，实现道路照明的自动化控制，避免电能浪费。
2.2藥剂的节约措施
絮凝剂的分类有很多种，包括单一的有机絮凝剂、无机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂，污水厂在选择絮凝剂时要综合价格和絮凝性能综合进行选择。尽量选择投加量少的高效能絮凝剂，这样既可以防止对环境造成二次污染，同时还可以降低污水处理成本，例如一些微生物絮凝剂。絮凝剂的投加量和投加时间对处理效果也有非常大的影响，所以要采用智能化的药剂投加系统，减少误差避免不必要的浪费。
2.3回用水的合理应用
污水厂应合理应用自身处理后的中水用于厂区绿化灌溉、设备反冲洗水等。减少对自来水资源的浪费，同时，污水厂还可以与例如热电厂合作，将处理达标的中水用于热交换进行二次利用，即能创造经济效益又对资源实现合理利用。
3、结束语：
城市污水处理厂的节能降耗是一项重要工作，要综合考虑多方面因素，从各个单体设备入手，分析能源消耗的构成，在综合厂区整体工艺对设备及运行进行综合管理和协调，在保证出水指标的情况下节能增效。
参考文献：
[1]魏全源，李辰.改良A2O污水处理厂工艺运行及能耗分析[J].供水技术，2015，9（2）：54-57
[2]吕美英.试析当前城市污水处理厂全流程节能降耗优化运行[J].中国管理信息化，2016，07：223-224.
[3]马瑛.岩矿样品测试的工作流程与质量控制措施[J].科技创新与应用，2016，33（18）：292
作者简历：
姓名：杨光；毕业院校：长春工程学院；学历：大学本科；主修专业： 建筑环境与设备工程、建筑监理；
曾就职于中国通用机械工程有限公司和中国水利水电科学研究院；多次担任大型国际招标项目的项目经理；长期驻扎于非洲、马来西亚、缅甸等国家，有着丰富的国内外项目管理经验。多次获得中国机械工业集团颁发的优秀团干部及青年突击手等荣誉称号。现就职于中国重型机械有限公司，担任项目经理及专业工程师职务。
关键词：污水处理；能耗；节能
前言：随着污水处理厂和处理能力的提升，污水处理标准也越来越严格，对排放水质的要求也越来越高。污水处理经历了从传统污水处理、营养物去除、营养物深度去除和营养物极限去除等发展过程。污水处理厂是高能耗行业，随着能源危机的加剧和对水环境要求的提高，节能降耗是各行各业面临的重要需求。
1、城市污水处理厂能源消耗主要方面
1.1电耗
根据美国每年用电数据分析可以看出，城市污水处理厂所消耗的电量是总电量的3%，在人口数量不断增加和对污水排放标准越来越高的情况下，预计未来15年内污水处理所需要消耗的电量还将继续增加20%左右。在我国情况也是如此，随着城市污水厂的发展所消耗的电量所占比例将逐年增加，但是仍存在很大的节能潜力。在城市污水厂的运行中电耗所占比例较大的是污水提升、生化曝气和污泥浓缩处理三部分。在污水生化处理中需要的鼓风机曝气、潜水搅拌器和进出水轴流泵都消耗了大量的能耗，其中鼓风机是节能降耗的重点。
1.2药耗
在城市污水处理厂中所需要的化学药剂主要是生化反应中化学除磷需要的聚合氯化铝（PAC）和污泥脱水系统中添加的絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）。但是，通常在污水厂的运行过程中由于药剂投加量投加时间的控制不够智能化等原因导致絮凝效果不理想，促使药剂的投加量增加，大大增加了污水处理成本，同时，这些药剂的降解性能较差容易对环境造成二次污染。
1.3水耗
国内许多污水处理厂的中水回用系统都尚未健全，污水处理工艺中的冷却水、反冲洗水、喷淋用水、办公用水等均采用自来水，而处理后达到出水标准的中水并未得到充分利用，因此，造成污水厂内水资源的消耗，对净水资源造成了浪费，同时也增加了处理成本。
2、城市污水处理厂的节能降耗途径
2.1节约电能的措施
2.1.1电机节能
电机能耗是污水处理厂电能消耗的主要部分，常用的电机包括风机、搅拌机、水泵、污泥泵等，为了提高污水厂电气节能效果，必须做好电机的节能设计，采取有效的节能措施。电机能耗高低的影响因素主要包括电机自身性能、数量、容量、配置、控制方式、运行管理等因素，可从这几个方面入手采取节能措施：在购置电机时，应优选效率高、能耗低、运行可靠的电机。污水处理厂要结合实际运营情况，合理设计电机容量，确保电机输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，进一步实现电机自然功率因素的改善；在选择水泵时，污水处理厂要根据用水量、季节变化、最大流量等条件进行选择，预留出一定额度；一般情况下，电机完全达到满负荷运转的时间不超过10%，其余时间均处于低效运行。由于电机处于高效运行状态下才能降低电能消耗，所以污水处理厂应采用优化调控方式，对电机输出负荷进行合理设置，调控电机的运行状态，使电机长时间处于高效运转，降低电能耗用量。
2.1.2城市污水处理优化
2.1.2.1污水生物脱氮技术
从很多污染水源的成分分析中能够发现，我国水污染最重要的原因就是水体富营养化，即使是在污水处理技术不断发展的今天，还依然不能将这个问题进行有效解决。现在水体富营养化情况愈发严重，想要解决这个问题，目前只有依靠脱氮除磷的方法。
2.1.2.2氧化沟脱氮技术
利用推流式反应器和氧化沟脱氮技术相结合，这种污水处理技术的速度较快，又能和沟内的混合溶液快速融合在一起。其通过活性污泥中的微生物与细菌对污水中的有机物进行降解去除，进而达到净化污水的目的。
2.1.2.3缺氧技术
缺氧技术就是前置反硝化技术，经缺氧池处理后的废水用提升泵提升至生物接触氧化池进行好氧生化处理。这项技术操作过程简单并且造价较低，目前被广泛应用于各个城市的污水处理厂。
2.1.2.4三级活性污泥技术
三级活性污泥技术就是将反硝化、消化和氨化三个化学反应进行有效结合，污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。以此达到污水处理的效果，这种污水处理的方式较为复杂且造价偏高，是目前国内多数污水处理厂常用处理工艺之一。
2.1.3污水处理的电气节能优化控制
在对污水进行处理时，电气节能也有着十分重要的作用。因为城市污水处理的过程要求节约成本，降低能源消耗。因此在配电过程中减少配电线路对电能的消耗能够有效保证在电气节能中降低线路的损耗。
2.1.4采用遗传算法优化控制
通过实践表明，遗传算法是一种在污水处理中比较有效的解决问题的方法，它以自然选择和遗传机理的搜索形式为基础，通过这种方式对DO溶解氧（dissolved oxygen）变化量展开有效的控制，以便于更好的将在自然选择中的繁殖和变异现象模拟出来。
2.1.5照明节能
城市污水处理厂中的照明系统，在电气能耗中所占的比例较大，为此，应采取有效的措施降低照明系统能耗。
2.1.5.1对光源进行合理选择
随着城市污水处理厂规模的不断扩大，大型车间数量也随之增多。在大型车间中，需要采用充足的光源以满足生产条件。为了实现照明节能，污水處理厂应合理选择节能型的光源。大型厂房应采用大功率细管径荧光灯、高压钠灯或金属卤化物灯，这些光源的节能效果较高。在污水处理厂配电室、办公室、值班室等人员工作的地方，要尽量避免使用白炽灯，而是要选择紧凑型荧光灯、三基色细管径荧光灯或金属卤化物小功率灯等。 2.1.5.2选用节能型光源附件
镇流器是照明系统中的重要组成部分，其种类众多、性能各异，在选择气体放电灯的镇流器时，要尽量避免使用普通电感型镇流器，而是要使用电子镇流器、低能耗镇流器，以达到降低线损、提高供电质量的效果。在气体放电灯中设置就地补偿电容，提高灯具的功率因素，在同等照明亮度和时长的情况下降低线损。
2.1.5.3优化照明控制系统
污水处理厂的值班室、办公室的灯具控制应采用一对一的控制方式，而在大型车间中可根据生产情况采取区域型控制方式，在满足照明需求的情况下实现节能；在楼梯间、公共走道等场所采用声光控方式，降低灯具的电能消耗，做到人来灯开、人走灯闭，提高节电效果；厂区内的道路采用光控方式，白天吸收太阳能，将太阳能转换为电能，天黑时自动开启照明，天亮关闭照明，实现道路照明的自动化控制，避免电能浪费。
2.2藥剂的节约措施
絮凝剂的分类有很多种，包括单一的有机絮凝剂、无机絮凝剂、微生物絮凝剂和复合絮凝剂，污水厂在选择絮凝剂时要综合价格和絮凝性能综合进行选择。尽量选择投加量少的高效能絮凝剂，这样既可以防止对环境造成二次污染，同时还可以降低污水处理成本，例如一些微生物絮凝剂。絮凝剂的投加量和投加时间对处理效果也有非常大的影响，所以要采用智能化的药剂投加系统，减少误差避免不必要的浪费。
2.3回用水的合理应用
污水厂应合理应用自身处理后的中水用于厂区绿化灌溉、设备反冲洗水等。减少对自来水资源的浪费，同时，污水厂还可以与例如热电厂合作，将处理达标的中水用于热交换进行二次利用，即能创造经济效益又对资源实现合理利用。
3、结束语：
城市污水处理厂的节能降耗是一项重要工作，要综合考虑多方面因素，从各个单体设备入手，分析能源消耗的构成，在综合厂区整体工艺对设备及运行进行综合管理和协调，在保证出水指标的情况下节能增效。
参考文献：
[1]魏全源，李辰.改良A2O污水处理厂工艺运行及能耗分析[J].供水技术，2015，9（2）：54-57
[2]吕美英.试析当前城市污水处理厂全流程节能降耗优化运行[J].中国管理信息化，2016，07：223-224.
[3]马瑛.岩矿样品测试的工作流程与质量控制措施[J].科技创新与应用，2016，33（18）：292
作者简历：
姓名：杨光；毕业院校：长春工程学院；学历：大学本科；主修专业： 建筑环境与设备工程、建筑监理；
曾就职于中国通用机械工程有限公司和中国水利水电科学研究院；多次担任大型国际招标项目的项目经理；长期驻扎于非洲、马来西亚、缅甸等国家，有着丰富的国内外项目管理经验。多次获得中国机械工业集团颁发的优秀团干部及青年突击手等荣誉称号。现就职于中国重型机械有限公司，担任项目经理及专业工程师职务。