新地中联工程设计有限公司东莞分公司
摘要：近几年大力提倡节能环保理念，并呼吁各企业对自身技术进行改造，从而实现节能的目标。污水处理厂作为高能耗企业，受种种因素的影响，其能耗情况较为严重，因此需要将节能理念融入到污水处理厂的每一环节，降低整体能耗。本文主要围绕预处理、生化处理、污泥处理三个环节进行探讨，提出节能改造的建议，旨在降低污水处理过程的能耗。
关键词：污水处理厂；技术改造；节能
前言
近些年我国污水处理规模不断扩大，技术也不断发展和提升，但对比发达国家，我国污水处理水平还有待提高，不仅是在效率方面，更是在节能方面。如日本就在污水处理领域成果显著，处理技术更为高效，同时十分重视节能。反观我国，许多污水处理厂建设时间比较久，设备老旧，技术更新缓慢滞后，已经不能满足我国社会经济发展的需要，为此有必要对现有污水处理厂进行技术升级、节能改造，从而让我国污水处理产业焕发活力。
一、现有污水处理厂的能耗分析
（一）预处理环节能耗
预处理环节的目的是处理污水中的悬浮物。此环节的工作效率高，可以为生化处理环节减压。大多数污水处理厂的预处理环节主要由三部分组成，分别是进水提升泵房、格栅间、沉砂池。每一部分发挥的功能不同，提升泵站负责提升污水高度，格栅间负责筛去规格较大的悬浮物，而沉砂池是沉淀砂石的场所。预处理环节只是将水中杂志剔除，让水质变得澄清，但能耗却不低。其中，提升泵站的能耗最高，占到预处理环节能耗的七成。由于该环节在设计时过于重视功效，却忽视了节能，相关设备的功耗都比较大。为了确保污水处理厂的可持续发展，需要对提升泵站进行升级改造，从而降低能源的消耗。另外，很多污水处理厂采用安装鼓风机来帮助去除砂石，这种属于曝气沉砂池。鼓风机的使用虽然让预处理更方便的展开，但设备的功耗却很高，占到预处理环节能耗的10%~15%左右。
（二）生化处理环节能耗
生化系统是污水处理的核心，也是污水处理厂的高能耗环节。大多数污水处理厂利用A2O生化工艺，借助微生物完成污水的处理。生化处理的效果直接影响水质的好坏，为此很多污水处理厂会利用鼓风曝气的方式来提升氧含量，这个过程就需要耗费很多电能。虽然达到了生化处理的要求，但是没有完成节能的目标。生化处理的能耗可以占到总能耗的七成，因此需要对曝气系统进行升级改造，从而降低其能耗。
（三）污泥处理环节能耗
经过一系列的工艺流程后，污水中的污染物已去除的差不多，还必须对剩余污泥进行处理。如若处理不干净，会造成水源的二次污染。大多污水处理厂利用脱水完成污泥去除工序，主要采用脱水机，目的在于将污泥的含水率控制在60%~80%。与其他环节相比，此环节的能耗较低，但为了提升污水处理厂整体能耗，仍需要对该环节进行优化升级。
二、污水处理厂的技术改造和节能措施
（一）预处理环节改造
首先，提升泵站的升级改造。在改造提升泵站前，污水处理厂应掌握本厂及外部条件等方面的关键影响因素，根据这些关键因素来确定水泵的布置形式、型号规格及数量，并根据实际处理情况来开展设备调节。水泵的型号选择要相同。实际工作中，很多污水处理厂并没有结合实际来设计，会选择能力较高的水泵，不仅浪费了资金，还不能让水泵发挥其全部功效。为了杜绝此类事件发生，需要每个污水处理厂根据水量来开展设计，再借助变频、控制等技术对提升泵站进行升级，从而减少不必要的消耗。需要注意的是，水泵要建在高处，并交替使用水泵，从而延长各水泵的使用寿命。另外，在提升泵站加装变频装置，可实现开关水泵更为合理。同时，变频装置还能有效调节水泵的运行状态，让其完全发挥其作用。在提升泵站加装超声波液位计也是必不可少的工作。超声波液位计可以帮助污水厂精确测量进水量，并实施监控进水水位的情况。
其次，布局也是提升预处理效率的关键点。布局合理，各环节配合紧密，从而节约部分能源。此外，充分利用重力流因素，让预处理环节的污水在少耗能的情况下完成运输。
这就需要设计人员对现场进行调查，将设备间、建筑间的布局重新规划，少用管道、多走直线，在污水流通顺畅的情况下将能耗尽可能降低。
最后，加强预处理管理。管理工作是确保预处理环节正常有序开展的必备条件。污水处理厂需不断完善管理制度，制定日常管理流程和职责，目的在于让每一位管理人员都清楚工作内容，在日常中严格按照制度来开展工作。通过有效管理确保水泵的运行正常，从而提升其使用年限。
（二）生化处理环节改造
首先，科学设定曝气系统的规模。对污水处理厂的实际情况进行摸排，找出曝气系统的高峰值。在保证水质达标的前提下给微生物创造适宜的生存环境，即便养分不足，依旧可以开展工作。有研究表明，微生物养分提供不充足，其很短时间里也不会大量繁殖细菌，更不会影响其功能，所以可以略低于系统峰值来确定系统规模。
其次，根据主要指标选择曝气设备。主要指标是氧气供应。以往污水处理厂所选设备的作用不能完全发挥出来，这与设备选择不合理有关。污水处理厂在选择设备前需要掌握系统所需的氧气含量，找到与之相配的设备，从而实现供氧、耗氧的平衡，从而避免氧气浪费的情况发生。
最后，借助智能控制技术实现曝气量的有效调节。借助自动化控制系统动态掌握污水处理中的溶解氧数据，根据该数值来确定曝气设备开启的时间和数量。只有当氧气被充分利用，才是能耗最低的时候。另外，我国分时段电能计价模式，在高峰时期电价比较高，企业为了获取更大的利益，可以选择在夜间增加曝气量。
（三）污泥处理环节改造
首先，选择能耗低的脱水设备。当前市场主流的脱水设备有三种：第一类是带式压滤机，每小时耗电量在5-20度，设备价格比较便宜，所占土地很少，但其需要投入大量的药剂。第二类是板框压滤机，每小时耗电量在15-40度，能耗比较高，占地面积大。第三类是离心脱水机，也是当前使用最多的脱水设备，其每小时耗电量在30-60度，能耗高，价格也比较贵。如对污泥含水率要求不太高的情况下，带式压滤机是较为适合的污泥处理设备。
其次，科学选择药剂。当前使用率最高的是絮凝剂和助凝剂，这类药剂让悬浮物凝结为絮状，可加快脱水工序的效率。根据工作机理的不同，絮凝剂又可分为有机、无机、微生物、复合、天然大分子等类型。污水处理厂在选择絮凝体前需要对进水量、污泥含水率等数据进行采集，根据这些数据来选择适合污水厂的絮凝剂，并确定投放量正好满足处理所需。为了避免投放过大阻塞设备，投放过低影响效率，污水厂可以将智能控制系统引入投药环节，从而做到精准操控。
最后，加强“四新应用”。随着国家对节能环保的日益重视，老旧、高能耗的技术、设备终将逐步淘汰，而“新技术、新工艺、新设备、新材料”必将在污水处理行业中起到积极有效的作用。在污水处理厂的技术升级、改造扩容中，结合现状实际情况，有针对性的采用一些新技术、新工艺、新设备、新材料，不仅能节约项目总投资，同时在污水处理厂的日常生产运营中也能达到节能降耗的目的。
三、总结
对污水处理体系进行升级改造是今后的发展趋势，也是污水处理厂生存的根本。选择适合的设备，合理设计，从而让每个设备都能发挥其作用。在保证污水处理正常运行的前提下，对能耗过多的环节进行改造，最大程度缓解能耗情况，同时对污泥进行无害化资源化再利用，才能真正做到国家节能环保的要求。
参考文献
[1]张生.污水处理厂的环保节能问题及对策分析[J].绿色环保建材,2018(12):56+59.
[2]付腾飞,丁世刚.城镇污水处理厂工艺升级改造分析探讨[J].环境与发展,2019,31(04):63-64.
[3]敖伊敏,庞小平,梁宏宇.浅谈污水处理节能降耗途径[J].中国资源综合利用,2019,37(08):115-117.
[4]魏延苓 齐鲁 刘国华 王洪臣 李小冬 庄健. 微孔曝气器充氧性能的影响因素[J]. 水处理技术, 2014(02):8-14.