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近年来，水环境污染的问题已成为制约我国社会经济快速发展的关键问题之一。解决水环境污染的问题最直接有效的措施是兴建污水处理厂，随着我国建成污水处理厂的数量越来越多，污水处理厂过高的运行成本问题越来越突出。过高的运行成本一方面造成我国能源危机的加重，另一方面造成许多城镇污水处理厂“建得起，用不起”，城镇污水处理厂减排效应得不到发挥。本文选择徒骇河、马颊河流域典型城镇污水处理厂为研究对象，通过调研污水处理厂的能耗现状，提出可行的节能降耗策略。在此基础上，通过对污水处理厂混凝沉淀单元的优化研究，提高污水处理厂的污染物去除效果，解决污水处理厂出水稳定达标问题。通过对徒骇河、马颊河流域城镇污水处理厂能耗现状的调查结果表明：（1）徒骇河、马颊河流域城镇污水处理厂的吨水处理能耗一般在0.258~0.372千瓦时范围内，以华北地区城镇污水处理厂的吨水能耗0.285千瓦时为衡量标准，吨水能耗低于0.285千瓦时的城镇污水处理厂占25%，高于0.285千瓦时的城镇污水处理厂占75%。（2）徒骇河、马颊河流域内典型城镇污水处理厂—陵县第二污水处理厂的吨水能耗为0.372千瓦时，是所在的徒骇河、马颊河流域城镇污水处理厂中吨水能耗较高的污水处理厂。该污水处理厂鼓风机的能耗占整个工艺流程的48.95%，污泥脱水离心机的能耗占12.87%，生物池搅拌器的能耗占10.60%，进水泵的能耗占6.18%，曝气系统的节能是污水处理厂节能降耗的关键。混凝沉淀优化试验结果表明：（1）适合陵县第二污水处理厂二沉池出水性质最佳混凝剂是PFS，在二沉池沉淀效果得到保证的条件下，PFS的最佳投药量为20mg/L，二沉池出水高浓度较高条件下，PFS的最佳投药量为30mg/L。（2）PFS除磷效果最佳的pH值为6.5，对CODCr和SS去除效果最佳的pH值为8.5。（3）混凝剂PFS对水中的悬浮颗粒物有较好的去除效果，对难降解的CODCr去除效果较差；含有氧化剂的PFS利用NaClO3和Na2S2O8的氧化作用，可以有效氧化溶解性难降解CODCr，降低出水CODCr含量。在投药量为30mg/L时，投加含有NaClO3的PFS混凝剂对SCODCr的去除率为37.5%，比只投加PFS的去除率高14.3%，比投加含有Na2S2O8的PFS去除率高10.7%。（4）混凝剂PFS（含有NaClO3）和助凝剂PAM配合的最佳投药量为30mg/L+0.4mg/L时，其最优条件下出水CODCr、TP、SS的浓度分别为32mg/L、0.25mg/L、9mg/L，对CODCr、TP、SS的去除率分别为64.0%、88.3%、92.9%。机械搅拌澄清池运行优化控制结果表明：（1）机械搅拌澄清池中投加粉煤灰后，出水变得清澈，上清液中漂浮的絮体含量减少，且能够减少混凝剂和助凝剂的投药量。（2）机械搅拌澄清池中心筒最佳的絮体浓度为1125mg/L时，出水CODCr、NH4+-N、TN、TP、SS浓度的平均值分别为45.40mg/L、0.68mg/L、42.68mg/L、0.43mg/L、12.00mg/L，对CODCr、NH4+-N、TN、TP、SS的去除率分别为49.0%、60.0%、39.7%、85.8%、90.1%。