城市污水处理工艺中环保节能理念的实施分析

王娟,刘文静

中节能国祯环保科技股份有限公司 安徽省合肥市 230000

摘要：如今，能源问题和生态环境问题已成为困扰世界各国的两大难题，这也是为什么环保节能的理念正逐渐被人们所认识。城市污水处理一直存在能耗高、二次污染严重的缺点，因此需要加强环保节能理念的贯彻落实，立足污水处理的各个环节，更好地体现以环保节能为特色，从根本上提高城镇污水处理质量的工艺水平。

关键词：城市;污水处理工艺;环保节能；实施分析

引言

污水处理工程是防治水域污染、改善环境质量、保障人体健康、促进城市经济发展的重要基础工程，关乎城市的经济建设和环境建设。随着环境污染的日益严重，国家及省市级出台了更为严格的污水排放标准，污水处理运营单位需投入更多的资源确保水质达标，但由于相应工艺设计的弊端和设备的落后，污水处理的能耗也随之增大，因此，研究污水处理过程中环保节能的措施，降低污水运营成本，在污水处理层面具有较强的经济意义和社会意义城市污水处理工程作为城市建设的重要部分，逐步推行绿色建筑设计；早期建设的污水处理厂，绝大部分构筑物的顶面都未进行绿建设计，因此已建污水处理厂的构筑物池顶改造势在必行。

1、城市污水处理能耗分析

污水处理能耗的主要集中在两个方面，即以电能为主的直接能耗和以生产药剂为主的间接能耗高能耗一直引起社会的广泛关注而且能耗随着处理水质的提高而增加，高能耗是污水处理设施运行成本高的主要原因，直接关系着污水处理设施是否能够长效运行。污水处理厂属于耗能大户，主要能源为电力，大量的能耗主要集中在动力能耗，耗能设备主要分布在进水提升设备、鼓风曝气设备、回流泵、污泥处理设备等，对这些设备进行节能技术提升意义重大。

2、城市污水处理工艺中环保节能理念的实施分析

2.1污水处理黑灰分离技术的应用

城市污水是指排入城镇污水系统的污水统称，主要包括生活污水和工业废水，一般意义上所说的生活污水指从居民生活设施中排放的废水，为人类所有生活起居活动产生的污水，主要由含有粪便污水（黑水）和洗涤污水（灰水）组成，可以分为黑水和灰水两大类。黑水是指传统的便器排水，也就是粪便尿液及冲厕混合水、畜牧养殖粪水等，黑水在生活污水中占比较小，具有水量少、COD、及BOD、氮、磷等指标高、且含大量病原菌含量较高且臭气污染严重的特点；灰水包括厨房污水、生活洗涤污水、洗浴污水等，灰水水量占生活污水的80%~85%，灰水中通常含有高浓度的油脂、其他烹饪有机物、肥皂残余物以及清洁剂中所含的表面活性剂等可生物降解的物质含量较高，若能够有效回用灰水，则可以减少将近一半50%的污水处理水量，节省大量的污水处理能耗。根据城市污水水质的这些特点，将生活污水进行黑、废灰分离，从源头上对污水处理量进行缩减，可降低污水处理能耗以减少污水处理能耗，达到节能目的。在城市生活污水处理厂及管网设施的建设中，将污水水源分离、分质处理及资源化理念引入污水收集和处理过程中，从污水收集的源头进行黑水与灰水分离，对黑水、灰水进行分质处理利用，不仅能减少城市用水总量，还可以降低污水处理量，节能潜力巨大。如袁园利用高效厌氧折流板反应器—缺氧反应器—水车式生物转盘组成的生物处理工艺分离处理城市黑灰水取得了较好的效果，采用高效厌氧折流板反应器单独处理黑水，而经反应器处理后的厌氧黑水出水与分离出的灰水混合进入后续缺氧—好氧—人工湿地单元进行处理，不仅减少初期建设和后期运行成本，节约了能源消耗，还提高了氮磷资源化利用率。

2.2能耗对比试验的应用污水处理设备管理

2.2.1提升设备

为精准进行提升设备管理，避免能耗浪费，首先需明确提升泵的选型是否符合实际要求，是否存在水泵的设计扬程高于实际扬程的情况，通过计算分析，若存在选型不匹配，能耗浪费严重，可根据现场运行情况重新选用高效率低能耗的提升设备。若因条件限制，还可考虑更换叶轮、加装变频器等方法降低能耗损失[2]。

2.2.2曝气设备

研究表明，曝气系统能耗可占到污水处理总电量的40%左右，曝气设备的老化与曝气方式的不合理是曝气系统能耗较高的主要原因，可通过设备更新及技术改造的方式降低设备能耗，如采用国产风机曝气的，可考虑选用节能效果明显的空气悬浮风机和气悬浮风机；采用表曝方式曝气的，可考虑实施将表面曝气改造为底部曝气，以降低曝气系统能耗。

为了更接近工程实际情况，测试方案采用实验室测试数据与现场实际运行数据相结合的方式，分别对三种结构的潜水搅拌机进行性能参数和实况运行测试。首先，在试验条件下分别测试了三种结构的潜水搅拌机在不同负载条件下的效率。通过对曲线的分析可知，永磁电机结构的传动效率最高可达92%，效率曲线随负载变化最小；减速电机结构的最高效率约为85%，效率曲线随负载变化较小；多极异步电机最高效率为78%左右，效率曲线随负载变化最大。然后，在相同的实际工况下对三种结构的潜水搅拌机进行了相关运行参数的测试，并采用GPRS远程监控手段连续采集数据。

2.3污泥处理技术比选

污泥处理作为污水处理厂的重要工作，其相关技术目前也是较为完备，常用的主要有浓缩脱水、污泥厌氧消除消化技术以及污泥好氧发酵技术三种，以下便对这些常用的技术进行比较。首先是浓缩脱水技术，浓缩脱水技术的基本原理如下：其主要是通过降低污泥中的水分来减少体积，从而实现污泥的减量化处理。该技术的优势在于投资及运行成本都偏低，但该技术有着一定的局限性，应用范围并不广泛。污泥厌氧消化技术也是常用的污泥处理技术，其基本原理如下，：微生物可以在特定的条件下将污泥中所含的有机物进行分解，分解过程主要是生成了沼气，该过程实现了污泥的稳定化以及资源化。厌氧消除技术的优势在于实现了污泥的资源化，处理后所产生的甲烷可用于发电，同时也减少了后续污泥处理所需的费用。但该技术初期投资及运行费用都比较高，其运行也受到周围环境的影响。最后则是污泥好氧发酵技术，该技术的原理与厌氧处理技术类似，也是借助于微生物分解污泥中的有机物成分，在此过程中，将会产生一定的热量，通过形成高温条件充分杀死污泥中所含有的病原体，这对于污泥的无害化有着十分重要的意义。污泥好氧发酵技术的应用占地较小，同时不会产生臭气。其缺陷则在于处理规模有着较大的限制，因而无法用于大量污泥的处理。

污泥处理技术的选择应结合某污水处理厂的实际情况，若某决定采用污泥浓缩脱水技术进行处理，主要是由于该污水处理厂规模适中，采用污泥厌氧消化费用较高，可考虑到经济性，选择浓缩脱水技术。

2.4污泥浓缩脱水方式的比选

确定选择浓缩脱水技术后，还需要就其脱水方式进行选择。污泥浓缩脱水方式主要包括两种，即重力浓缩和机械浓缩。重力浓缩的工序如下：剩余污泥—污泥浓缩池—储泥池—污泥脱水—外运；机械浓缩方式如下：剩余污泥—储泥池—机械浓缩—外运。经比较后可知，机械浓缩相较于重力浓缩有着更大的优势，主要在于其所需建设费用较低，占地面积较小，同时工作环境较优，符合节能环保理念因此也是选择机械浓缩脱水方式进行污泥的处理。

2.5膜分离工艺的应用

膜分离工艺是最有效的去除病原微生物的技术之一，包括微滤、超滤和纳滤等，主要通过滤膜的机械筛分以及吸附截留作用将病原微生物截留在膜表面或内部。对比了不同的膜分离工艺的去除效果，微滤工艺对污水中粪大肠菌群的去除率达到99.8%，超滤工艺则可以将出水中的粪大肠菌群数控制在100CFU/L以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中的一级A排放标准。]通过试验得出超滤工艺对病原微生物的去除率高于一级处理和二级处理的总去除率，粪大肠菌群的出水平均含量为4个/L，体细胞噬菌体、隐孢子虫以及贾第鞭毛虫的浓度低于检测限。膜分离工艺可以有效降低水中的病原微生物水平，同时也具有较好的环境效益，但膜污染、处理成本高等问题阻碍其在实际中的应用[1]。

2.6人工湿地工艺的应用

人工湿地工艺是一种利用植物、基质、生物组合而成的人工生态水处理技术，通过基质的过滤截留、吸附、沉淀以及生物竞争等作用去除水中的病原微生物，植物类型、基质类型及温度等因素均会影响其控制效能。对比了不同尺度的人工湿地对粪大肠菌群的控制效能，出水浓度均保持在5000个/L以下且去除效率随着人工湿地的面积增大而增强。探究了不同湿地植物对大肠杆菌去除的影响，试验结果表明仅种植有宽叶香蒲的试验组的去除率仅有80%，而种植有宽叶香蒲、三棱藨草和莎草的混合试验组出水中几乎检测不到大肠杆菌。研究发现人工湿地工艺可以将出水中大肠杆菌以及沙门氏菌的含量控制在3000个/L以下，但去除效果受季节影响。大肠杆菌的去除效果在春季最高，秋季最低；沙门氏菌的去除效果略低于大肠杆菌，在夏季的去除率达到峰值。人工湿地是一种成本较低、抗冲击负荷强的深度处理工艺，但占地面积大、易堵塞等缺点限制了其在污水深度处理中的应用[23]。

结束语

污水处理厂的环保节能措施可从水质源头分离、设备管理、污泥处理等几个方面深入探究，通过前期工艺选择、后期设备维护，运营过程精准管控等实现节能降耗的目标，除此之外，文中对两种深度处理工艺的运行效果和节能情况进行分析，人工湿地虽符合环保节能理念，但因条件限制无法推广应用，可为污水处理的深度处理工艺选择提供理论参考。

总之，实施“物联网+”远程智能监控的运营管理模式，加强城市污水处理设施的节能运行管理，促进城市污水处理工作的节能技术应用推广，也是实现农村污水处理“碳中和”目标的重要途径[3]。

参考文献：

[1]张琪.已建污水处理厂绿色节能改造结构设计分析[J].安徽建筑,2021,29(03):74-76.DOI:10.16330/j.cnki.1007-7359.2021.03.033.

[2]廖秋阳.基于碳中和背景下的几种农村污水处理节能技术运用[J].河南科技,2021,41(03):124-127.DOI:10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2021.03.029.

[32]李瑞东.城市污水处理工艺中环保节能理念的实施分析[J].资源节约与环保,2021(12):117-119.DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2021.12.038.

[23]廖秋阳.基于碳中和背景下的几种农村污水处理节能技术运用[J].河南科技,2021,41(03):124-127.DOI:10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2021.03.029.