蒋龙
西安瑞联新材料股份有限公司 陕西,西安 710000
摘要：城市环境污水处理事关水资源的利用率和污染物排放的控制，所以，近年基于活性污泥法等生物技术的污水处理设施建设趋于完善。但因为受到控制技术的制约，导致污水处理的能耗和综合成本偏高，难以维持城市环境污水处理厂的长期运营。探索运用人工智能等现代技术优化对污水处理过程的控制，有利于提升城市污水处理厂的处理能力，并且减少能源消耗，提升水资源的循环利用率。
关键词：污水处理厂；污水处理；节能技术
1污水处理厂及污水处理概述
在污水处理厂的整个运行过程中，通常延用BOT发展模式，其是一种基础设施投资、建设和经营相结合的方式，可以较好的协调了政府与私人机构之间的关系，避免了纠纷问题的发生，还可使政府的财政风险和负担降低，促进组织管理工作的顺利进行，提高了工作进行的效率，在污水处理厂建设方面由企业进行，特别是通过与国内外先进承包企业的合作，在很大程度上加快了先进技术和管理经验的应用拓展，为污水处理厂带来新的发展机遇。在这种运行模式下，想要更好地使污水处理厂得到利益的充分保障，在经费投资管理和污水处理工艺方面的工作加强是非常有必要的，其中节能技术的运用就是一种很好的途径。
2污水处理的节能问题及相其影响
污水处理设施中存在水泵等多种大功率机电设备，在其运行过程中按照工艺路线设计完成污水提升等流程，控制着各个环节的来水水量、供氧量等工艺参数。理论上所有设备的运行都应以保障出水水质达标且实现处理效率最大化为原则，精确控制水泵和鼓风机等主要设备的转速、流量等参数，从而以最低成本完成污水处理。但由于污染物组分与浓度、生化反应速度都具有极大的不确定性，因而无法基于时间、流量等参数的计量保障设备运行处于最佳状态。所以，目前城市污水处理设施的运行有比较大的节能空间，但受制于控制技术水平，无法有效改变目前设备能耗偏高的问题；而这一方面导致污水处理的处理效率较低而成本偏高，影响了社会资本对进入这一领域的兴趣，不利于提升城市环境污水处理能力；另一方面，由于无法精准调控污水处理工艺参数，还影响了出水水质的稳定性，不利于精确控制各项指标和实现循环利用。
3污水处理厂污水处理中的节能技术应用
3.1水泵节能技术
水泵在污水处理厂中是比较关键的一种设备，也是耗能比较大的一个工作环节。在污水处理厂建设中，可通过水泵优化组合节能技术，实现将不同台数以及不同运行速率的水泵进行并联，以更好地满足实际运行中的工作需求，在具体搭配中，可通过泵站内大小水泵合理搭配，再通过与变频调速技术进行配合，达到节能效果，具体的组合方案则需根据实际处理需求进行优化调整，使方案的选择能使水泵的工作效率得到有效提升。水泵变频调速节能技术是当前水泵节能中一种比较常用的技术，当前在比较常用的异步电动机的调速中，可以通过改变定子的供电电源频率实现调速的目的，其中变频器是变频调速的常用工具，其主要作用原理是通过改变泵的性能曲线，使泵的工作点处于高效工作区，达到节能目的，变频器的具体工作中，则是通过PLC测控终端组成的管理系统辅助进行有效的控制，通过流量传感器实现信号的反馈。根据国内的工程实际运行数据表明，使用变频调速设备可使水泵平均转速比工频转速降低20％以上，综合节能效率可达20％~40％。
3.2电气设备选型的节能优化
从节能的角度考虑，污水处理厂可进行优化的电气设备，主要有两类，变压器和电动机，这两类电气设备的选择合理与否直接影响设备节能优化的优良。首先分析一下变压器的选择，变压器是污水处理厂中主要电气设备，其选择过程中首先要进行全厂的负荷计算，依据规范要求的负荷率并通过负荷计算数据合理选择变压器的容量，以避免容量选择过大而产生的投资浪费及能耗浪费。变压器选择应符合国家标准《三相配电变压器能效限定值及能效等级》规定的1级能效等级标准的变压器。
其次选择高效节能的电动机，电动机的损耗会随着极数的不同，功率大小而变化。污水处理厂电动机主要为风机和水泵，在各个不同工艺单体内，都有着少则几台，多则几十台的电动机，故电动机耗电量约占污水厂总耗电量的90%，所以选择节能高效、低损耗的电动机对污水处理厂节能优化尤为重要。
3.3改进自动化控制系统
目前多数污水处理设施的自动化控制系统都是基于单一目标调节设备运行，通过实时监测池底溶解氧浓度控制鼓风机的转速，以保障出水水质达标。所以当污水处理系统的负荷出现波动时，会出现短时间的氧气不足或过量的问题，影响污泥活性或污水处理效率，而且不利于设备节能。而通过在曝气池的进水、出水口以及中部增加传感器，采集多组混合液的硝态氮、悬浮固体和溶解氧浓度的数据，可以基于控制系统软件运行更准确的评估生化反应情况，从而提高曝气池中各种设备的控制精度和降低能耗。
3.4物料的再利用
污水处理厂运行中，主要涉及使用的物料就是水、混凝剂和污泥等。要增强物料的循环使用，主要需考虑以下几方面：第一是中水回用，全面考虑工艺经济性、合理性，设计回用对象和方式，以保证资源效益、经济效益良好；第二是污泥的再利用，当前污泥处理中存在处理不足、潜在污染等问题，可以回收污水处理中产生污泥用于建材和肥料领域。同时再提取无泥沼有机质、氮和磷等物质，结合污水处理厂规格选择合适的措施处理污泥，产生的GH4可以用于发电供厂内设备使用。同时，污泥中营养物质有助于改善土质，在设备冷却和城市绿化等方面应用排出的出水。同时采用高溶解氧工艺、膜生物反应器等也可减少污泥排放量。
3.5开发液压系统，控制污水处理设备的能源耗费
污水处理设备优化的理想结果是既要工作效率高，又要实现低排放和节能。目前新型污水处理设备中的功率损耗和节能方面的研究有如下三个部分：污水处理设备的液压系统功率匹配、液压系统开发以及可再生能源的开发和应用。越来越多的研究人员对电动液压泵-执行器联合动力组合控制进行了深入而有效的研究，测量泵的工作压力，并利用该信号确定电动调速器的位置。经过一些特定的调节，使电动机的输出功率与实际液压系统所需的功率相匹配，该控制方法根据实际负载需求控制电动机，从而让电动机的液压泵匹配电动机的实际功率。
3.6污泥高温厌氧消化技术
污水中有较多种类的污染物，污泥便是其中最具代表性的一种，而且处理难度极高，所以污泥的处理成为污水是否进行有效处理的保障之一。污泥虽然能在一定程度上造成环境的污染，但是污泥中含有丰富的有机物质，可以用来制作沼气池提取氮磷有机物。沼气在我国有着广泛的应用，不仅可以用于发电，还可以制作天然气，提取的氮磷有机物还能回收进行二次利用。高温厌氧消化技术可以帮助沼气发电，将污泥通过一系列处理转化成电能，用于污水处理厂电力的使用。
结束语
城市污水处理厂运行中，会消耗大量的能源，对此要积极采取措施做好能源控制工作，通过设备、技术和工艺流程的改进，以强化污水处理运行效率，减少其中的电耗、药耗等，不仅控制了能源浪费，且可减少成本投入。
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