李瑞東

（華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 湖北武漢 430073）

引言

如今能源問(wèn)題生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為困擾全球國(guó)家的兩項(xiàng)重大問(wèn)題，因此環(huán)保節(jié)能理念也在逐漸被人們所認(rèn)可。城市污水處理一直以來(lái)有著能耗大、二次污染嚴(yán)重的弊端，因此有必要在其中加強(qiáng)環(huán)保節(jié)能理念的實(shí)施，立足污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)，更好的彰顯環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，從根本上提升城市污水處理工藝的質(zhì)量水平。

1 環(huán)保節(jié)能理念在城市污水處理工藝中應(yīng)用的必要性

眾所周知，城市污水處理工藝是較為系統(tǒng)復(fù)雜的工藝，在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，除了會(huì)產(chǎn)生較大的能耗，一旦污水處理不達(dá)標(biāo)，沒(méi)有將污染物質(zhì)全面消除，導(dǎo)致污水二次排放，還會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞?；诖耍斜匾⒆愠鞘形鬯幚砉に?，加強(qiáng)對(duì)環(huán)保節(jié)能理念的引入與實(shí)施分析，采用一些更加先進(jìn)的污水處理工藝技術(shù)，在降低整體污水處理能耗的同時(shí)，進(jìn)一步提升污水處理的質(zhì)量水平，保障污水排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，充分彰顯城市污水處理工藝的節(jié)能環(huán)保特征，才能推動(dòng)城市污水處理相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展.并能夠在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)污水資源化利用，實(shí)現(xiàn)降低能耗、保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，還能夠促使其發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)作用價(jià)值，才能夠達(dá)到理想的“低能耗、高收益、優(yōu)環(huán)?！钡奈鬯幚砟繕?biāo)[1]。

2 城市污水處理工藝中存在的環(huán)保節(jié)能問(wèn)題

從城市污水處理工藝發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，很多地方一直以來(lái)均非常重視污水處理“去污”能力的提升，卻忽略了環(huán)保節(jié)能在其中的重要性，導(dǎo)致整個(gè)污水處理工藝在具體實(shí)施過(guò)程中，存在較大的能耗問(wèn)題，增大了整體污水處理的成本。比如在城市污水曝氣處理環(huán)節(jié)，耗能正呈現(xiàn)持續(xù)提升的問(wèn)題，并且在城市污水處理中，該環(huán)節(jié)所占的能耗比重也越來(lái)越大，一般能夠達(dá)到城市水處理能耗的50%。如果在實(shí)際污水處理中，再應(yīng)用一些比較特殊的工藝，比如MBR 工藝，曝氣能耗還會(huì)進(jìn)一步增加，在原本基礎(chǔ)上再次提升20%，這也是為什么城市污水處理成本一直居高不下的原因[2]。除此之外，在環(huán)境保護(hù)方面，城市污水處理工藝也沒(méi)有做到位，尤其是在對(duì)污泥處置方面，由于污泥之中含有的污染物質(zhì)較為復(fù)雜，很多污染物難以得到有效處理便排放到自然環(huán)境之中，從而對(duì)自然環(huán)境也造成了損害。

3 城市污水處理工藝環(huán)保節(jié)能降耗措施探討

3.1 工藝方面的環(huán)保節(jié)能降耗措施

針對(duì)城市污水處理工藝節(jié)能降耗的實(shí)施，應(yīng)從以下幾方面入手：（1）在污水處理工藝方面，合理進(jìn)行進(jìn)水量大小調(diào)整，促使污水除磷效果提升，能夠起到更好地環(huán)保節(jié)能降耗效果。（2）在實(shí)際實(shí)施污水處理工藝的過(guò)程中，應(yīng)確保二沉池污泥不發(fā)生上浮問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，再適當(dāng)降低污回流比，不僅有利于污水處理效果提升，還能夠達(dá)到環(huán)保節(jié)能降耗的目的。（3）針對(duì)城市污水的處理工藝實(shí)踐，還應(yīng)注重加強(qiáng)污泥脫水工作的開(kāi)展，促使剩余污泥能夠及時(shí)脫水，防止重新回流到處理系統(tǒng)之中，以免增加污水處理負(fù)擔(dān)。污水處理廠也需要結(jié)合自身實(shí)際，加強(qiáng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，科學(xué)合理設(shè)置溶解氧，做好混合液懸浮固體的控制，采用自動(dòng)控制鼓風(fēng)機(jī)，確保污泥外回流泵穩(wěn)定運(yùn)行，從而讓整個(gè)污水生物處理工序得到更好地優(yōu)化與調(diào)整，達(dá)到削減生化需氧量的效果，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能能耗。

3.2 污水處理設(shè)備方面的環(huán)保節(jié)能降耗措施

以水泵設(shè)備為例，當(dāng)水泵揚(yáng)程出現(xiàn)較大偏差，很容易增大污水處理能耗，不利于節(jié)能環(huán)保。除了選擇新的水泵以外，還可以采用以下集中技術(shù)措施，達(dá)到環(huán)保節(jié)能降耗的效果：（1）做好葉輪的更換。通常情況下，一種型號(hào)水泵，會(huì)有多個(gè)葉輪可以適配，不同葉輪的揚(yáng)程、流量也會(huì)有著差異，因此若發(fā)現(xiàn)水泵揚(yáng)程不匹配，可以先向水泵生產(chǎn)廠家進(jìn)行咨詢，尋求是否有更適合工況的葉輪加以代換。這一方法是一種非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，但在整體效率提升方面效果有限，難以達(dá)到水泵運(yùn)轉(zhuǎn)最佳高效區(qū)。（2）加裝變頻器。對(duì)一臺(tái)水泵而言，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速通常成正比。因此通過(guò)進(jìn)行變頻器的加裝，有效降低轉(zhuǎn)速的同時(shí)，還能夠降低揚(yáng)程，相當(dāng)于對(duì)泵性能曲線向左平移，即在低揚(yáng)程、低轉(zhuǎn)速下，實(shí)現(xiàn)水泵的高效運(yùn)行，最終達(dá)到環(huán)保節(jié)能降耗的目的。

3.3 污水處理廠變配電系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能降耗措施

在城市污水處理廠變配電系統(tǒng)中，通常會(huì)設(shè)置兩臺(tái)變壓器，且兩臺(tái)變壓器會(huì)同時(shí)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證正常安全生產(chǎn)，但由此導(dǎo)致的損耗和浪費(fèi)就比較大。如果停用一臺(tái)變壓器，一旦正在投入使用的變壓器出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)影響生產(chǎn)運(yùn)行。因此為了保障污水處理廠正常安全生產(chǎn)，又要起到節(jié)能降耗目的。我們可以結(jié)合污水處理廠實(shí)際用電負(fù)荷情況，向供電局提出變更供用電合同，簽訂補(bǔ)充協(xié)議。在協(xié)議中，將報(bào)裝容量費(fèi)變更為按最大需量收取，這種不改變計(jì)量裝置，只改變電費(fèi)變更方式的節(jié)能措施，具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）能夠更好地保障污水處理廠生產(chǎn)安全可靠運(yùn)行。若選擇減容，那么不投用的變壓器，將被供電局封存。那么正在使用的變壓器一旦突發(fā)故障，將無(wú)法及時(shí)投入備用變壓器，從而對(duì)污水處理廠生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。而按照最大需量進(jìn)行計(jì)費(fèi)，不投入的變壓器，將會(huì)處于熱備狀態(tài)，隨時(shí)可以投入使用。備用和使用變壓器定時(shí)切換，無(wú)需辦理手續(xù)，均衡使用更能保障正常生產(chǎn)。（2）選擇按最大需量進(jìn)行計(jì)費(fèi)的方式，還能夠適應(yīng)污水處理廠負(fù)荷變化，且無(wú)需增加額外費(fèi)用，整體性價(jià)比更高。

4 環(huán)保節(jié)能理念在城市污水處理工藝中的實(shí)施分析

4.1 整體設(shè)計(jì)階段的環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施

城市污水處理工藝的實(shí)施離不開(kāi)污水處理廠的設(shè)計(jì)，首先，應(yīng)結(jié)合污水處理實(shí)際要求，自做好工藝的優(yōu)化以及設(shè)備的合理選型，從而能夠從源頭上降低能耗，減少污染物的產(chǎn)生。比如要加強(qiáng)噪聲污染的治理，優(yōu)先選擇低噪音污水處理儀器設(shè)備，或者對(duì)污水處理設(shè)備做好降噪處理，在進(jìn)行污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)噪音較大的設(shè)備間，需要提升建筑的吸音與隔音性能，做好減震隔聲建筑材料應(yīng)用，避免在處理城市污水時(shí)帶來(lái)新的噪聲污染。在除臭方面，主要做好除臭微生物的添加，加強(qiáng)污水臭源的吸附與降解，針對(duì)主要的污水構(gòu)造物，采用秘密加蓋方式，防止臭味發(fā)散。針對(duì)能夠產(chǎn)生廢氣的站房，還應(yīng)加強(qiáng)排氣系統(tǒng)的合理設(shè)置，合理布置監(jiān)測(cè)取樣位置，在出口處，設(shè)置便于采樣的平臺(tái)，從而有效保障污染物處理排放達(dá)到環(huán)保要求。在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)立足整體階段，要求總圖布置流暢緊湊，盡量建設(shè)管道的迂回轉(zhuǎn)折頻率，有利于縮短管道布置長(zhǎng)度，降低水頭損失。同時(shí)還要盡量減少跌水設(shè)計(jì)，科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)算水頭損失。除此之外，對(duì)城市污水處理而言，通常需要處理污水的規(guī)模比較大，在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可立足高度層面，盡量減少不同層面的高度差，更有利于節(jié)約電能的損耗。

4.2 污水提升泵布置融入環(huán)保節(jié)能理念

在污水處理廠中，基于不同時(shí)間階段下，污水整體水量也有著一定差異性，因此需要了解污水水量的變化規(guī)律，從而以實(shí)際水量變化為依據(jù)，合理進(jìn)行提升泵數(shù)量的靈活布置，再輔以變頻技術(shù)，促使泵機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，使其能夠始終運(yùn)行在高效區(qū)間內(nèi)，防止提升泵頻繁的啟動(dòng)與停止，如此一來(lái)，將能夠顯著降低污水處理的能耗，提高泵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。在此基礎(chǔ)上，還可以引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠結(jié)合實(shí)際的進(jìn)水量大小，來(lái)實(shí)時(shí)控制水泵電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)功率，從而保證水泵電動(dòng)機(jī)始終處于合理的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，有效達(dá)到污水處理節(jié)能降耗的效果。除此之外，在臨近出水井位置做好提升泵房布置，針對(duì)每臺(tái)提升泵，可做好出水管的針對(duì)性設(shè)置，能夠有效減少出水管路止回閥與隔離閥門的使用數(shù)量，不僅有利于節(jié)省建設(shè)投資，還能夠降低水頭損失，提升泵機(jī)揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的作用價(jià)值。

4.3 污水生化處理階段實(shí)施環(huán)保節(jié)能理念

對(duì)污水生化處理而言，加強(qiáng)曝氣量的控制，不僅直接關(guān)系污水處理的額效果，同時(shí)還直接影響著污水處理能耗的水平。如果曝氣量小，將不利于污水處理效果提升；反之，則會(huì)增大曝氣能耗。同時(shí)由于大量曝氣，多余的氣體還會(huì)打碎污泥絮體，同樣不利于出水水質(zhì)提升。因此在實(shí)際進(jìn)行城市污水處理時(shí)，只有在出水水質(zhì)超標(biāo)的情況下，才會(huì)改變曝氣量，一般只要出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通常會(huì)將曝氣量維持在恒定狀態(tài)。在城市污水處理過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷變化時(shí)，出水指標(biāo)也會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)，而進(jìn)水負(fù)荷偏低時(shí)，則會(huì)造成氣量浪費(fèi)，因此按需曝氣則是體現(xiàn)污水處理的節(jié)能環(huán)保的一大主要途徑。

對(duì)于當(dāng)前的污水生化處理單元而言，通常會(huì)采用三大污水處理工藝技術(shù)，這些工藝技術(shù)在實(shí)際實(shí)踐過(guò)程中，主要能耗在于曝氣量控制，其中對(duì)于脫氮除磷工藝以及SBR 工藝技術(shù)而言，在具體曝氣方式上，通常會(huì)選擇微孔曝氣，在這種曝氣方式下，需要由風(fēng)機(jī)提供空氣量，因此做好風(fēng)機(jī)選擇非常重要。從風(fēng)機(jī)選擇方面來(lái)看，在當(dāng)前在一些中小型的污水處理廠中，一般以羅茨風(fēng)機(jī)選擇為主，并配置專門的變頻器，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，同時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，因此為防止出現(xiàn)噪聲污染，還需要做好專門的隔音處理。而在一些大型污水處理廠中，則可以選擇TURPO 風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)有專門配套的MCP 控制開(kāi)關(guān)柜，同時(shí)自身還有著在線監(jiān)測(cè)功能，有利于工作人員實(shí)時(shí)了解最新的進(jìn)水量數(shù)據(jù)信息，并以此為依據(jù)，完成對(duì)風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉開(kāi)度大小與開(kāi)啟臺(tái)數(shù)的控制，使得曝氣量始終在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。而對(duì)氧化溝污水處理工藝而言，在環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施方面，針對(duì)曝氣的控制，則是機(jī)械曝氣方式為主，比較常見(jiàn)的有倒傘式曝氣器、轉(zhuǎn)刷曝氣器等。首先對(duì)于前者而言，由于在實(shí)際安裝過(guò)程中，所采用的設(shè)備數(shù)量通常比較少，因此在實(shí)際進(jìn)行節(jié)能降耗措施實(shí)施方面，只需要在其中2 臺(tái)左右的設(shè)備之中，做好變頻調(diào)速器的安裝，即可實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷運(yùn)行，能夠結(jié)合實(shí)際負(fù)荷量，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化運(yùn)行，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對(duì)于后者而言，則會(huì)采用大量的設(shè)備，因此產(chǎn)生的能耗也相對(duì)更高，為體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，需要配置專門的推進(jìn)器作為混合推流主要設(shè)備，推流設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，通常所消耗的電能比較低，因此針對(duì)水下推流設(shè)備，一般不進(jìn)行變頻調(diào)速的控制，需要長(zhǎng)時(shí)間保持開(kāi)啟狀態(tài)，而對(duì)于轉(zhuǎn)刷而言，則需要采用時(shí)序控制方式，結(jié)合實(shí)際的工況，靈活進(jìn)行制開(kāi)啟臺(tái)數(shù)的控制，并進(jìn)行空間布置位置的合理調(diào)整與布局，從而面對(duì)不同的污水進(jìn)水負(fù)荷變化，消耗不同的電能，有效彰顯環(huán)保節(jié)能的特征[3]。

4.4 污泥處理階段融入環(huán)保節(jié)能理念實(shí)施

污泥處理是城市污水處理的重要組成部分，由于城市污泥來(lái)源較為豐富，因此本身污染物質(zhì)也比較多，實(shí)際處理難度較大，為了更好地體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)，防止污泥處理產(chǎn)生新的污染，可以采用先進(jìn)的污泥處理技術(shù)工藝，例如生物瀝浸污泥干化工藝。該項(xiàng)工藝一是新型的污泥深度脫水生物技術(shù)工藝，能夠有效改善傳統(tǒng)污泥脫水難、污泥固化率低、產(chǎn)量大資源化利用低等弊端，本身有著以下優(yōu)勢(shì)，一是能夠?qū)崿F(xiàn)深度脫水，通過(guò)生物瀝浸處理后，能夠促使污泥固化率得到有效提升，由于不需要添加絮凝劑，因此處理成本更低。二是污泥凈化效果更好，該工藝能夠有效去除重金屬，從而防止該污染物對(duì)自然環(huán)境造成二次污染；三是該項(xiàng)工藝比較衛(wèi)生無(wú)害，能夠有效去除污泥產(chǎn)生的惡臭，并消滅99%以上的病原菌。四是能夠有效改善污泥的外觀，經(jīng)過(guò)生物瀝浸污泥干化工藝處理過(guò)的污泥，整體呈現(xiàn)無(wú)臭的土黃色餅狀；五是能夠?qū)崿F(xiàn)污泥處理資源的多樣化利用，經(jīng)過(guò)該項(xiàng)工藝處理后的污泥，可以用于焚燒發(fā)電，也可以直接作為土壤改良的材料，或者用于水泥熟料生產(chǎn)等多種用途，因此能夠產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。六是該項(xiàng)工藝還能夠有效節(jié)省脫水藥劑費(fèi)用，在脫水環(huán)節(jié)，不需要添加額外絮凝劑和干燥劑等，并且生物瀝浸污泥干化工藝操作也比較簡(jiǎn)便，運(yùn)行環(huán)境也比較安全，不會(huì)引起二次污染，更好地體現(xiàn)出環(huán)保節(jié)能特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，城市污水處理是一項(xiàng)較為系統(tǒng)復(fù)雜的過(guò)程，且在實(shí)際處理過(guò)程中，經(jīng)常需要面臨能耗高、二次污染嚴(yán)重等問(wèn)題。因此為了推動(dòng)城市污水處理實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，更好地改善城市環(huán)境，有必要在城市污水處理中做好環(huán)保節(jié)能理念的實(shí)施，從而既能有效降低污水處理能耗，還能夠改善污水處理水平，保護(hù)自然環(huán)境，提高城市污水處理資源化利用水平，推動(dòng)城市污水處理實(shí)現(xiàn)更好地發(fā)展。