一、污水处理系统中的省电节能策略
今年夏天，随着各地持续出现高温天气，全国发用电量快速攀升。 《2024年上半年全国电力供需形势分析预测报告》显示，今年上半年，全社会用电量累计46575亿千瓦时，同比增长8.1%；规模以上工业发电量为44354亿千瓦时。预计下半年全社会用电量同比增长5%左右。
今年夏天，随着各地持续出现高温天气，全国发用电量快速攀升。
《2024年上半年全国电力供需形势分析预测报告》显示，今年上半年，全社会用电量累计46575亿千瓦时，同比增长8.1%；规模以上工业发电量为44354亿千瓦时。预计下半年全社会用电量同比增长5%左右。
此外，《报告》还指出，蒙西、江苏、浙江、安徽、河南、江西、四川、重庆、广东、云南等部分省级电网电力供需形势偏紧。
一方面是外部电力供需形势偏紧，另一方面是污水处理属于能耗密集型行业，内部电耗成本大。
基于此，全国多地污水处理厂纷纷开启“省电模式”。如果你所在的污水处理厂正在进行或者计划实施节能降耗，那么下面这3个“低能耗、低碳运行策略”可能会帮助到你。
污水处理系统消耗的能源通常包括电能、热能、药剂等，其中电耗约占60％～90％。
污水处理系统的电耗主要集中用于污水污泥的提升、生物处理的供氧、污泥的处理处置等方面。
另外，格栅、沉砂池、初沉池等处理单元也占据着相应比例的能耗，污水处理系统中每个环节都要注重节能才能达到最优。
污水处理系统中的节能降耗可从以下几个方面入手：
1、污水提升泵的节能
污水提升泵的电耗一般占总耗电量的15％～25％，是污水处理厂节能降耗的重点。其节能措施一般有如下5点：
（1）合理布置各构筑物和管渠的位置，减少管渠长度和局部阻力，充分利用地形，通过降低提升高度来减小水泵扬程；
（2）选择合适的水泵型号，使其工况点在高效段内运行；
（3）通过变频调速技术控制电机转速和污水流量，降低水泵扬程和电耗；
（4）如果采用离心式水泵，其扬程、轴功率、流量都与泵轮直径比正相关，可通过切削泵轮来降低设计扬程、泵轴功率和控制流量，使水泵在最优效率区运行；
（5）定期维护检修水泵、采用新型节能泵、合理调整运行参数和确定水泵运行方式。
水泵不同的运行方式的节能效果比较
2、鼓风曝气系统的节能
（1）选择高效的鼓风曝气方式
在满足污水处理需要的前提下降低风量是鼓风曝气系统最显著的节能降耗措施，高效的鼓风曝气方式可提高充氧效率从而减少风量。
鼓风曝气装置主要有微孔气泡、中气泡、大气泡、水力剪切和水力冲击等几种类型。其中，微孔曝气方式气泡小、气液接触面大、氧利用率高、可节省接近20％的曝气能耗。
（2）精确控制曝气量
人工调节曝气方式，劳动强度高且精度不高，曝气不足会影响处理效果，曝气过度又会浪费能耗。
如果采用精确曝气控制系统，实现按需供氧，大约能节能10％。
精确曝气控制系统根据溶解氧浓度自动调节供氧量，同时检测系统中的压力变化并及时做出调整。
（3）合理的布置曝气装置
曝气装置安装在水底时，池内O 2 分散不均，浪费能源和资源。
研究表明，如果在池子进水处多布置曝气器，出口处少布置，即在需氧量大的地方增大溶解氧浓度，需氧少的地方降低溶解氧浓度，这样可实现能源资源的合理利用从而达到节能降耗的目的。
全面曝气可使整个曝气池内均匀产生小旋涡，并可将小气泡吸至1/3～2/3深处，氧的利用率比曝气器单边布置时要高，因此全面曝气利于节能降耗的实现。
3、其他节能措施
格栅的能耗分布为：栅条对污水的拦截作用导致水头损失；机械粉碎处理栅渣时耗能。
因此， 污水后续处理设备应尽量布置在地势相对较低的地方，减少污水提升泵的使用而达到节能降耗的目的。
沉砂池的常用类型有平流式沉砂池、旋流式沉砂池、曝气沉砂池等，而曝气沉砂池中的曝气系统能耗较高，因此为降低能耗尽量采用平流式和旋流式沉砂池。
初沉池的类型有平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池，初沉池的能耗主要发生在排泥设备上， 可采用静水压力法降低其能耗。
药剂利用方面， 要精确投加，避免不必要的浪费，可通过优化加药除磷、消毒、污泥脱水等实现节能降耗。
进水有机物浓度低但氮磷处理要求较高时， 应尽量减少预处理单元对有机物的去除率 ，从而节省后续处理所需投加的碳源量。
污泥脱水设备是否高效运行严重影响污泥处理系统的能耗水平， 因此污泥产量及含水率等的计算要精确并合理确定脱水机的型号和台数，增强其运行效率。
为提高污泥脱水性能而投加絮凝剂时， 应结合污泥性质的变化通过实验合理调整投加量。
二、污泥处理单元的省电节能策略
污泥处理单元的节能重点应该在污泥进泥泵及污泥浓缩机的节能降耗上。
对于进泥泵的节能，可参考进水泵的节能措施。
以现阶段污泥处理系统情况看，要想减少污泥脱水系统的能耗，可从以下3方面入手：
选择高效絮凝剂，确定最佳投加量；
精心操作，科学调整各环节之间关系，使压滤机高效运转，降低泥饼含水率，达到减少电耗、用水量，降低运输费用；
工作人员严格操作维护规程，以降低检修费用。
其实，要想从根本上达到节能目的，在污泥处理过程中，还可通过如下几个主要方面来进行节能。
1、选择高效低能耗设备
从能耗角度来看，带式压滤机能耗相对较少，但带式压滤机比板框压滤机易发生堵塞。
带式浓缩脱水一体机浓缩和脱水一体化，无需设污泥浓缩池及搅拌设备，减少占地面积，自来水耗量小，能耗较低。
卧螺沉降离心脱水机占地少，采用封闭式系统，运行条件好，设备磨损率低，运行费用较低。
2、厌氧沼气的利用
污水的厌氧处理和污泥的厌氧消化可产生甲烷沼气，体积约占60%。
把产生的沼气送至锅炉房燃烧，可用于消化池加温、污水厂取暖等，同时沼气还可用于发电可回收大量电能。
一般大中型城市污水二级处理厂的沼气发电量可补偿全厂用电量的30%，降低了污水厂电能消耗及运行费用。
值得一提的事，不同污泥处理处置工艺的碳排放量和低碳化程度亦有所不同，如下表所示：
不同污泥处理处置方式的碳排放量和低碳化程度比较
不难看出，在各种污泥处理处置工艺中填埋的碳排放量最大，填埋1t湿污泥（含水率为60％）要产生500kg左右的碳排放量；污泥厌氧消化+沼气发电的低碳化程度最高，其次是污泥余热干化+焚烧、余热干化后混烧，这是因为这三种方式同时减少污泥填埋排放的CH4和化石燃料使用间接造成的碳排放。
污泥量较大时，适宜采用厌氧消化+沼气发电的方式，其碳排放较少，所产沼气稳定、纯度高、易收集，便于净化利用，且污泥经消化后脱水性能好。如果不适宜建设厌氧消化设施，污泥经过余热干化后，可在当地的工业窑炉混烧或焚烧发电，降低投资和运行费用的同时节省化石燃料而减少碳排放。
污泥量很少时，湿污泥可不经过干化而直接混烧，节省基建投资和运行费用。
当上述条件不具备时，可建设污泥焚烧炉，采用污泥干化+焚烧发电的方式。
三、适当引入低能耗工艺，以减少电耗和药耗
污水厂可以结合水量和水质情况，并综合考虑经济性、高效性、低碳性等因素，优化现有的污水处理技术，适当引入低能耗工艺，以减少能源和药剂消耗，从而减少碳排放。
短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、反硝化除磷等新工艺既提高了污染物的去除效率，还节省投资、降低能耗、减少碳排放。
1、短程硝化-厌氧氨氧化工艺
厌氧氨氧化工艺主要建设在具有板框压缩脱水能力的污水处理厂，主要作用是处理板框机压榨泥饼后产生的滤液。
为保证厌氧氨氧化反应的顺利进行，往往会将厌氧氨氧化工艺与短程硝化工艺组合为短程硝化-厌氧氨氧化工艺。
与传统脱氮工艺相比，该工艺仅需将部分NH 4 + -N氧化为NO 2 - -N，节省了剩余NH 4 + -N的进一步氧化需氧量以及NO 2 - -N转化为NO 3 - -N的深度氧化需氧量，从而可节约大量因曝气产生的电耗。
值得一提的是，该工艺以IC为碳源，无需额外投加有机碳源，可以大幅度降低脱氮成本。
此外，该工艺流程的出水会进入厂前区总进水，对于后续污水处理区域的生产压力有大幅降低，一定意义上也降低了单吨水处理成本。
2、反硝化除磷
反硝化除磷菌以硝酸盐作为电子受体，在反硝化的同时完成吸磷的作用，反硝化除磷工艺就是运用这一原理来实现的，将反硝化与除磷合二为一，同时实现脱氮除磷的目的。
从除磷的过程来看，是将反硝化与除磷这两个不同的生物过程利用同一个细菌在同一过程中完成。其中聚羟基脂肪酸酯不仅是反硝化除磷菌的碳源，也是能量储存物质，具有双重的效果。
可以说，该种除磷原理既可以达到除磷的目的，还能够节省碳源，属于一种可持续的污水除磷技术。
（来源：环保水圈 ）
