摘 要：随着我国经济的不断增长，城市化进程在日益加快，现代城市化建设正如火如茶的展开，但同时环境保护工作也深受重视，在城市化发展过程中，人们生产生活会产生大量的污水，目前，我国城市污水处理厂的数量在不断增多，污水处理的效率也在逐年上升，但在进行污水处理时，需要消耗大量的能量，比如药剂、水能、电能等，鉴于此，本文针对城市生活污水处理厂能耗分析进行了研究，并提出了一系列的节能措施来减少能源的消耗，提高环境质量。
关键词：城市生活污水；处理厂；能耗分析；节能措施
一、城市污水处理厂能耗研究现状
污水处理是一项能源密集型技术，由于其高能耗，在过去的10年中一直备受关注。且由于各种因素的影响，污水处理厂的能源预算正以惊人的速度增长。鉴于这种状况，中国也非常重视在污水处理的规划，设计和运行中考虑能源问题。
工艺介绍及能耗点分析:
图1显示了正在研究的A2/O工艺流程的能源生产环节包括:格栅机，提升泵，沉砂池曝气，A2/O的0段曝气，A1污泥回流，A2混合液再循环，污泥提升，污泥脱水等。
图2显示了氧化沟工艺被调查的流量发电沟工艺主要包括:电网机、提升泵、曝气池曝气、氧化沟曝气和污泥回流、污泥提升、污泥脱水等流程。
图2 氧化沟的工艺流程图
二、城市污水处理厂消耗的主要资源
2.1 电耗
根据我国用电调查显示，污水处理厂用电总量占我国总用电力总用电量的 3%。因为我国人数的持续增长，污水处理的指标和标准也在不断的提高，在 2018 年的未来 15 年内污水处理总量的消耗将会达到 20% 以上。随着我们国家城市污水处理技术的提升和发展，污水处理厂的电力消耗也在逐渐的增长。现如今，我国城镇污水处理厂的平均功耗是0.28kW·h/m3。80% 以上的污水处理厂能量消耗要大于0.45kW·h/m3。这种电能消耗和发达国家相比较是比较落后的[对比发达国家数据]。所以，我们国家在节能这方面还是有很大的进步空间。城市污水处理厂能耗主要包括污水和污泥提升系统、生化处理供氧系统这三个方面，在总用电量的中占据 25～55% [25%~55%的用电量，并不能说明上述三个方面的耗电量高，应单独说明每个系统的耗电量以及剩余系统的耗电情况。]左右。供氧系统生化处理工序的能耗主要集中在风机和搅拌机。是污水物理厂中能量消耗最大的单位[能量消耗百分比为多少？]。因此节能风机中应配置两个节能关键处理单元和装置。
2.2药耗
通常而言，城市污水处理厂的药耗主要包括以下几个方面：脱水药剂、消毒剂、除磷药剂等，药品费用约占污水处理厂运行成本总费用的十分之一左右。另外，通过分析各个城市污水处理厂所统计的数据可得，我国大约有5%的城市污水处理厂在污水处理过程中加入了相应的碳源,35%以上的城市污水处理厂在污水处理过程中加入了化学除磷剂，大约有60%的城市污水处理厂在污水处理过程中加入了一定量的脱水药剂。随着我国污水排放标准的不断提高，污水处理厂运行中药品消耗量的增加是必然的，药品消耗的增加必然会导致污水处理厂运行成本的增加。
2.3水耗
现如今，我国的一些污水处理厂还不够完善和先进，还没有建立水资源回用，将处理达标后的水直接排入受纳水体，不进行回用。污水处理厂中主要水耗为机械用水和生活用水。因此，我国某些城镇污水处理厂与先进的污水处理厂相比较，还存在着相当一部分的问题和需要改进的地方，如污水处理厂的新鲜水源消耗较多导致处理的成本增加、经济效益降低、水资源浪费严重、违背了节约用水和保护环境的原则。
三、主要的节能降耗方案
3.1节约电能的办法
为保证污水达标排放，污水处理厂的节约能源、降低成本措施，可以从生产过程开始着手，关键是动力和大型机电设备。污水泵节能应包括以下方案:①在整个系统中，选择合适的泵保证其工作效率②采用变频控制技术，调节电动机的转速，使泵头消费需求下降，通过变频器控制水泵从而节约能源。③变频器可以设定当变频功能，变频电机可以采用优质品牌的电机。④定期维护系统可减少因机械磨损等造成的效率下降，从而保证提升泵的高效运行。
3.2节约药剂
减少絮凝剂的消耗也是节能减排的重点。中国水处理药品制造商很多，品种繁多，每年产量达几十万吨。在选择絮凝剂时要考虑药物的高效率以减少用量。能够最大限度地降低污泥含水率，提高污泥脱水性能的絮凝剂可以节省用药剂量，提高混凝效果，大大降低了污水处理厂的运行成本。
节约絮凝剂的主要途径是:①采用高效脱水、生物降解性好、无二次污染的改性天然高分子絮凝剂(包括淀粉衍生物，纤维素，多糖和蛋白质等)替代传统的聚丙烯酞胺絮凝剂；②精确投加药品以避免不必要的浪费，通过测试确定聚合物浓度和投加量以及高分子絮凝
剂和絮凝剂配方，絮凝剂发挥最佳的絮凝和凝聚作用，减少试剂用
量。
3.3节约自来水耗的途径
采用水资源回用系统是节约自来水耗的有效手段。中水回用于污水处理厂内的设备用水或者是绿植灌溉等，这样可以很大程度上节省用水，有效保护水资源，实现节约污水处理厂成本的目标。
四、优化措施
4.1 污泥的综合利用
在城市污水处理过程中，会产生大量的剩余污泥。科学地考虑污泥的处理和处置，能够有效的防止环境的二次污染，降低污泥处理的能耗。目前垃圾填埋，农用，焚烧，建筑材料制造等污泥处理方法已经成熟。但是，污泥填埋并不能真正解决污泥问题，填埋的污泥既会占用不可再生的土地，也可能发生二次污染，因此不能被视为高效的资源利用率方式。因此，许多研究人员尝试将污泥直接作为建筑材料的原材料，或者使用焚烧后的污泥残渣来制造建筑材料。
4.2曝气系统的节能
传统曝气控制系统由于溶解氧波动和各个池组曝气量分布不均匀，容易造成曝气不足或过度曝气，导致出水水质不稳定和电耗增加。为解决传统曝气方式存在的缺陷，采用高精度的曝气系统，利用数学模型及历史数据，根据污水的水量、水位、温度等参数的变化，提前进行空气供给量调节，确保空气供给量的准确性，提升生物池的运行效率，降低溶解氧的波动，以实现曝气的精确控制目标。另外，要确保流量和压力损失之间的平衡，以减少压力损耗，确保鼓风机流量。同时采用线仪表对回流比进行调节，以达到脱氮除磷效果。在污水处理厂运行过程中，污水处理系统可以将运行数据采集至数据库，再通过数据库对模型进行校准，确保模型的真实性与可靠性。
4.3建立完善的管理机制
根据污水处理的能耗分析，处理单元的能源需求是明显不同的，挖掘节能潜力，城市污水处理厂运行改进的精确控制；设立完整的岗位体系，分配专门人员来负责系统设备和后期的维护。加强药品储存管理；建立奖惩制度，鼓励所有员工积极参与到工作中，养成良好的节能习惯。
4.4其余节能措施
（1）总图布置上，变配电间靠近鼓风机房和进水泵房两个用电量大的建(构)筑物，减少电缆长度，降低由于电阻导致的能量损耗。
（2）将处理构筑物进行分组，结合进水有机物浓和水量的季节变化，在负荷未能达到满足的条件下，采用两组并联的运行方式，从而达到节约能源的目的。
（3）确保全厂水力、高程计算的精确性，在运行条件良好的情况下，尽可以地减少水头的损失，降低水泵的工作过程，从而节省电耗。
五、结束语
城市污水处理厂节能降耗是一项综合性工作，其中涉及设计、设备选型、运行管理控制、维护、升级等过程、人员操作水平等方面。通过分析资源消耗和节能潜力，降低污水处理成本，减少能源的消耗。同时在污水处理厂实施节能降耗措施和加强管理，可以节约资源，降低运营成本，促进污水处理企业的可持续发展，同时建立能耗和能效管理评估体系，对节能降耗成果进行检侧，推动各项先进技术的改进、整合和推广。
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