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污水处理是保障人类社会卫生安然的重要办法。现今污水处理重要采用活性污泥法为主的工艺，能有效去除有机物、氮磷等污染物跟致病菌等。

我国污水处理厂从2006年起数目直线增加，而2010年后增加速度有所降低。停止2014岁尾，世界设市都会、县累计建成污水处理厂3 717座，污水处理才能1.57×108 m3/d，我国城镇污水处理厂建立已覆盖大部分生活范围，未来污水处理厂建立数目将会放缓，但污水处理量在一定时代内仍会有所增加。

污水本身含有的有机物就是能量载体，所以除污水处理节能之外，能够斟酌污水动力化的实现。重要门路包括污水厌氧处理，新型工艺包括膜厌氧处理工艺等。别的，动力接纳的重点是强化污水中碳源有机物转化为生物体，然后经由过程厌氧发酵实现污水碳源的动力化。此领域研讨须要针对我国污泥或污水特色，进一步开辟高效的反应器与处理技巧工艺等。

污水处理厂进水均处于管网体系最后，其高程绝对较低，所以须要用晋升泵将污水晋升至处理体系中，此过程耗能较多，是节能降耗的重要节点之一。当初我国污水处理厂泵能耗较高的原因包括电机效率低、设计才能与运转才能不符、水量稳定大和运转把握管理才能低等。污水晋升角度的节能降耗须要从污水晋升体系停止片面的分析。起首，在污水处理工艺设计阶段，须要片面调研现有管网体系跟污水处理全流程设备，尽可能降低须要晋升的污水随处理设备的高程差，并斟酌采用沉没流情势。其次，须要根据污水晋升量及其变更特色，选择合适的泵及其组合办法。根据管道体系尤其是污水流量的变更特征曲线选择合适的泵，满意泵运转的高效运转效率区间并在高水位条件下运转。根据污水处理量、扬程、水头丧失跟泵功率等，选择合适高效的泵组合，包括设置带变频调速器等的变频泵与固定功率泵之间的配比与调控，降低水泵运转轴功率，同时防止泵的频仍开启而降低其运用寿命。再者，重视泵跟电机之间的匹配度，强化电机的高效运转。其余，重视管道设计，保障体系结构紧凑与运转流畅，增加弯管跟管道长度，降低管道输运体系的阻力跟能耗。最后，须要重视工艺运转管理与设备保护，降低运转体系的滴漏、结垢与机器磨损等，保障设备跟体系在高效条件下运转。

除曝气安装与曝气办法外，曝气度的供给办法是节能降耗的关键研讨东西。曝气度过小，将影响污水处理出水水质；曝气度过大，则造成能量糟蹋跟影响活性污泥絮体结构跟沉降性。曝气节能中央是在保障生化处理过程有效去除污染物、保障出水水质的条件下，按需供给所需电子受体熔化氧，到达所需与供给之间的均衡，防止曝气能耗的糟蹋。从降低能耗角度来看，重要包括把握好氧区恒定熔化氧防御适度曝气、按污水处理流程需氧量逐步降低设置梯度降低曝气度（如35%、30%跟25%）、根据出水氨氮浓度设置曝气度等。传统活性污泥生化处理工艺中曝气重要是去除cod跟停止硝化反应，所以供氧量的盘算也重要是斟酌此两个生化过程。黄浩华等研讨失掉能够经由过程把握好氧区do品德浓度在2～3 mg/l防止适度曝气，或许经由过程工艺调节增加好氧区长度而降低能耗17.1%，后者同时能够进步tn去除效率。刘礼祥等[13]经由过程精确曝气把握生化段，采用do旌旗灯号接入把握柜并由编程转化为风压值，进而采用风压把握曝气度，实现节能27.95%；别的，对氧化沟工艺采用转刷时序把握也能降低处理单位能耗。张荣兵等采用优化曝气流量把握体系于a2o工艺，有效把握好氧区do品德浓度，其吨水处理能耗由改造前的0.149 3 kwh降低到改造后的0.132 6 kwh，节能11.2%，并且出水水质能够很好地到达一级a标准。李建勇等采用曝气流量把握体系实现对do的把握，采用把握技巧后处理能耗由0.38 kwh/m3降低到0.25 kwh/m3。谢继荣等针对惯例曝气把握体系存在进水稳定条件下do浓度稳定范围也较大的特色，提出了基于熔化氧跟需气度串级把握的曝气优化把握办法，能够进一步降低工艺运转能耗8.8%。针对现有do把握体系对低do把握后果较差的特色，杨新宇等开辟出新型do把握体系，能够很好地把握工艺中低do浓度，运用于工艺后处理能耗由0.12 kwh/m3降低到0.096 kwh/m3。对鼓风机把握，此中一个关键要素是防止曝气鼓风机喘振成绩。马金峰等指出把握鼓风机出口压力是处理喘振景象从而实现do主动把握的必要条件，并且采用低do跟出水氨氮浓度把握能够实现体系的高效主动把握跟节能降耗。别的，还能够经由过程orp跟ph把握污水处理过程，实现精确曝气目的，但此办法稳定较大并不失掉很好的现实运用。

随着我国污水处理厂建立的完美，未来对污水处理厂运转节能降耗需要会越来越激烈，尤其是基于精细化管理跟污水处理全程优化的理念值得深入实际。重点内容包括：

2）开辟新型节能降耗的污水处理工艺。深入研讨污水中污染物去除机制及其功能菌的驯化，开辟新型污水处理工艺，深入推动对污水处理动力化与资本化的实际，也是节能降耗的技巧门路之一。

根据以上分析，现有节能降耗的可能包括对现有工艺或许设备运转停止完美，降低运转能耗。别的，节能降耗也能够从污水处理工艺优化跟其所含动力停止接纳，由此降低污水处理厂运转能耗。

1）树立基于污水处理体系节能降耗的精细化综合设计、运转与管理情势。

按照杨凌波等统计的我国污水处理平均能耗为0.29 kwh/m3，根据国度动力局宣告的2014年全社会用电总量为55 233亿kwh，失掉污水处理占全社会用电量的比例约为0.3%。

曝气风机重要包括罗茨风机跟turpo风机，前者重要经由过程变频把握风量正常为中小型污水处理厂所采用，而后者重要经由过程风机导叶开度跟开启台数停止曝气把握。对曝气办法，现今a2o跟sbr工艺正常采用微孔曝气，而氧化沟正常采用转刷曝气或倒伞式曝气等。微孔曝气重要经由过程发生直径为1.5～3.0 mm的微气泡强化传氧效率，降低曝气能耗。由于微孔曝气能够强化传氧效率，所以现今很多氧化沟工艺的升级改造也开端采用底部微孔曝气。魏建文等对氧化沟工艺停止改造，由竖轴名义曝气改造为可变微孔曝气器跟潜水推流器推流相联合的体系，实现单位污水处理能耗降低23%～45%。曝气办法正常包括单边曝气跟片面曝气。以往以为单边曝气能够减小风量，但实际证实片面曝气能够实现平均小漩涡，造成部分混杂，强化吝啬泡的转达，占有更好地传氧效率。魏全源跟李辰以为当均采用微孔片面曝气时，采用微孔盘式曝气头比穿孔管节能20%以上。

随着对污水处理工艺功能菌的深入研讨，逐步提出能够从工艺角度实现节能的新型污水处理工艺。重要包括基于短程硝化的污水脱氮工艺、反硝化除磷工艺以及厌氧氨氧化工艺等。短程硝化工艺由于仅仅硝化氨氮到亚硝酸盐而非硝酸盐，所以能够勤俭能耗25%，同时，反硝化亚硝酸盐而非硝酸盐时也能降低脱氮对碳源的需求量，强化污水脱氮效率。对厌氧氨氧化工艺，重要运用于高氨氮废水，由于仅需50%左右的氨氮氧化为亚硝酸盐，所以其需氧量更低，能够实现高效节能。近期也开端斟酌厌氧氨氧化运用于污水处理工艺主体流程的可行性，并开展了系列探索性研讨。反硝化除磷工艺重要以硝态氮为电子受体，实现同步脱氮除磷，所以也能在很大水平上勤俭曝气能耗。与传统强化生物除磷比拟，反硝化除磷技巧进步碳源利用率50%、节省曝气30%、增加污泥产量50%。

我国各污水处理厂设计跟运转中，对晋升泵的改进重要是采用变频把握技巧。许光泞等采用部分变频泵作为调速泵的把握，能够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%，对中小型污水处理厂，一年阁下就可收回投资本钱。沈晓铃等采用超声波液位计监测进水水位并联合出水管流量计反应把握潜水泵变频运转，实现节能10%左右。原建光等采用变频调速技巧，以调节电动机转速办法取代调节阀门或挡板，降低水位大幅变更跟实现高水位运转，节电率为15%。谢添等研讨对晋升泵房，采用3台潜水泵，此中一台为变频泵，并设置1台超声波液位计把握现实水位，失掉变频把握节能效率为39%～56%。对变频器的选择与否，刘礼祥等以为当处理水量变更较大且后续处理抗袭击负荷才能较弱时，须要设置变频泵，反之则不一定设置变频器，由于变频器本身耗能比例为3%～5%。郭思远等采用基于泵站编组轮换算法跟静态液位把握算法的进水晋升泵智能把握办法，实现泵站运转节能9.6%，全厂节能2.5%左右。别的，李鹏峰等研讨失掉经由过程运用前端管网的蓄水才能增加水泵运转台数，到达节能效率20%。

污水处理厂能耗重要包括直接能耗跟直接能耗，此中直接能耗为用于曝气鼓风机、晋升泵、回流泵等运转所须要的电能，直接能耗包括化学除磷以及污泥脱水等投加的化学药品等。正常而言，在二级处理工艺电耗中，污水晋升占10%～20%，生物处理占50%～70%，污泥处理处理占10%～25%，此三部分所占比例在70%以上。现今我国污水处理随着排放标准的进步，很多污水处理厂开端采用深度处理工艺，包括反硝化滤池、砂滤跟紫外消毒等工艺。以包括混凝过滤跟紫外消毒深度处理工艺的昆明某污水处理厂运转能耗为例，其前处理、二级处理、深度处理跟污泥处理能耗所占比例分别为8.2%、65.7%、20.7%跟5.4%，此中污水晋升泵所占比例为8.0%，二级处理工艺回流泵所占比例为4.7%，曝气能耗所占比例为56.2%。因而，污水处理厂节能降耗关键点在晋升泵跟鼓风曝气两个方面。

2.3 优化或改造的污水处理节能降耗新技巧研讨

污水中污染物去除重要经由过程微生物生化代谢过程实现。我国污水处理生化工艺重要包括a2o工艺、氧化沟工艺跟sbr工艺。微生物去除污染物的生化代谢过程须要存在电子受体，此过程重要经由过程曝气供氧供给。因而，有效曝气是实现污染物去除跟污水有效处理的重要保障手腕。别的，在污染物去除的过程中如a2o反硝化脱氮须要混杂液回流供给硝态氮作为电子受体，而在化学除磷过程中须要投加化学药剂强化化学沉淀等也会发生一定的能耗。曝气把握是污水生物处理过程中节能降耗的关键节点，门路包括曝气安装、曝气管支配、曝气供给情势等办法的优化。

2.2 污水生物处理曝气节能降耗技巧及其运用

我国污水处理工艺广泛存在曝气度设计远大于现实需求量的现状，也即好氧段能够大大收缩以降低好氧能耗。鲍林林等对氧化沟工艺好氧段停止改造，重要是改造好氧段前段为缺氧区，把握出水do品德浓度为1～1.5 mg/l，不但提高了出水水质，并且处理能耗降低为0.241 kwh/m3，比改造前降低20%以上。别的，经由过程工艺内设备优化运转也能有效降低能耗。原建光等[20]采用低氧（0.5～0.8 mg/l）条件下运转污水处理工艺，也到达很好的污水出水水质，并实现节能的目的。杨敏等对污水处理工艺停止分析，经由过程降低生物池搅拌功率密度实现搅拌单位节能效率50%。除工艺优化运转之外，能够斟酌电力运用高峰低谷时光段，联合污水处理厂厂网综合调控与协同优化污水处理工艺的运转，降低耗电费用。

3）基于污水处理工艺过程的模拟与精确把握技巧研讨与运用。针对差别工艺，树立响应的关键能耗特色指标，并开展响应的评价与优化运转，也是未来须要深入研讨的东西。