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[摘 要]本文主要论述了污水处理厂的工艺流程、处理技术以及处理设施的能耗分析和如何节能的途径。对未来污水处理厂的设计和运行提出了一些看法。
[关键词]污水处理 工艺 处理技术 能耗 节能
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0219-01
一、污水处理工艺流程
污水进入厂区先通过截流井进入粗格栅到污水泵到细格栅到沉沙池到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入终沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入D型滤池（进一步减少SS，使出水达到国家一级标准）进入紫外线消毒（杀灭水中的大肠杆菌）然后出水。
生化池、终沉池出的污泥部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水间脱水外运。
污水处理主要有物理处理法、生化处理法和化学处理法，生化处理法经常被使用，主流处理方法主要看被处理水质和受纳水体情况，一般城市生活污水的主流处理方法为生化处理法，如活性污泥法、mbr 等方法。
二、现代污水处理技术
按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD可去除30%左右，达不到排放标准，一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。
整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理）。初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法（其中活性污泥法的反应器有曝气池、氧化沟等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床）。生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，到此为二级处理。三级处理方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭过滤及离子交换法和电渗析法等。
二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后污泥被最后利用。
三、各个处理构筑物的能耗分析
1.污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格删进入污水提升泵房，然后被污水泵提升至沉砂池的前池，水泵运行要消耗大量的能量，占污水厂运行总能耗相当大的比例，这与污水流量和要提升的扬程有关。
2.沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损，减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池.。
沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，以及曝气沉砂池的曝气系统。
3.初次沉淀池
初次沉淀池是一级污水处理厂的主题处理构筑物或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面，处理的对象是SS和部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池包括平流沉淀池、辐流沉淀池和竖流沉淀池。
初沉池的主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机、刮泥撇渣机、吸泥泵等。
4.生物处理构筑物
污水生物处理单元过程耗能量要占污水厂直接能耗相当大的比例，它和污泥处理的单元过程耗能量之和占污水厂直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝气系统要消耗大量的电能，其基本上是连续运行的，且功率较大，否则达不到较好的曝气效果，处理效果也不好。
5.二次沉淀池
二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比较低。
6.污泥处理
污泥处理工艺中的浓缩池、污泥脱水、干燥都要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的。
四、针对各个处理构筑物的节能途径
1.污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵。让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形减少污水的提升高度来降低水泵轴功率也是有效的办法。
2.沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池。如平流沉砂池、采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗。
3.初次沉淀池
初次沉淀池的能耗較低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
4.生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，选择高效机电设备及减少高峰用电。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能，也包括解决运转的工艺问题，还包括污水厂产物中的能量回收。
曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷，但目前仍然可划分为2类：第1种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
5.二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6.污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收，从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践，但能源危机之前一直不受重视，目前有两种回收途径：一是污泥厌氧消化气利用。一是污泥焚烧热的利用。
城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步，由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺，而多数节能途径和手段常常由处理厂的操作管理人员结合各处理设施实际情况提出，具有经验性和个别性，不一定能适用于其他污水厂甚至是工艺相似的污水厂。
五、结论
污水处理是能源密集型的综合技术，一段时期以来能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设。建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态，在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。
[关键词]污水处理 工艺 处理技术 能耗 节能
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0219-01
一、污水处理工艺流程
污水进入厂区先通过截流井进入粗格栅到污水泵到细格栅到沉沙池到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入终沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入D型滤池（进一步减少SS，使出水达到国家一级标准）进入紫外线消毒（杀灭水中的大肠杆菌）然后出水。
生化池、终沉池出的污泥部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水间脱水外运。
污水处理主要有物理处理法、生化处理法和化学处理法，生化处理法经常被使用，主流处理方法主要看被处理水质和受纳水体情况，一般城市生活污水的主流处理方法为生化处理法，如活性污泥法、mbr 等方法。
二、现代污水处理技术
按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。
一级处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD可去除30%左右，达不到排放标准，一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。
整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，经过格删或者筛率器之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理）。初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法（其中活性污泥法的反应器有曝气池、氧化沟等。生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床）。生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，到此为二级处理。三级处理方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭过滤及离子交换法和电渗析法等。
二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后污泥被最后利用。
三、各个处理构筑物的能耗分析
1.污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格删进入污水提升泵房，然后被污水泵提升至沉砂池的前池，水泵运行要消耗大量的能量，占污水厂运行总能耗相当大的比例，这与污水流量和要提升的扬程有关。
2.沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损，减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池.。
沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，以及曝气沉砂池的曝气系统。
3.初次沉淀池
初次沉淀池是一级污水处理厂的主题处理构筑物或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面，处理的对象是SS和部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池包括平流沉淀池、辐流沉淀池和竖流沉淀池。
初沉池的主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机、刮泥撇渣机、吸泥泵等。
4.生物处理构筑物
污水生物处理单元过程耗能量要占污水厂直接能耗相当大的比例，它和污泥处理的单元过程耗能量之和占污水厂直接能耗的60%以上。活性污泥法的曝气系统要消耗大量的电能，其基本上是连续运行的，且功率较大，否则达不到较好的曝气效果，处理效果也不好。
5.二次沉淀池
二次沉淀池的能力消耗主要是在污泥的抽吸和污水表明漂浮物的去除上，能耗比较低。
6.污泥处理
污泥处理工艺中的浓缩池、污泥脱水、干燥都要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的。
四、针对各个处理构筑物的节能途径
1.污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵。让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形减少污水的提升高度来降低水泵轴功率也是有效的办法。
2.沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池。如平流沉砂池、采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗。
3.初次沉淀池
初次沉淀池的能耗較低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
4.生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，选择高效机电设备及减少高峰用电。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能，也包括解决运转的工艺问题，还包括污水厂产物中的能量回收。
曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷，但目前仍然可划分为2类：第1种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
5.二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
6.污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收，从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践，但能源危机之前一直不受重视，目前有两种回收途径：一是污泥厌氧消化气利用。一是污泥焚烧热的利用。
城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步，由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺，而多数节能途径和手段常常由处理厂的操作管理人员结合各处理设施实际情况提出，具有经验性和个别性，不一定能适用于其他污水厂甚至是工艺相似的污水厂。
五、结论
污水处理是能源密集型的综合技术，一段时期以来能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设。建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态，在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。