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【摘 要】 随着国家对水资源保护的越来越重视，越来越多的中小城市开始建设污水处理厂。污水厂的节能降耗是一项综合性工作，涉及到工厂选址、污水处理工艺、日处理量以及与之配套的设备、电气等多个环节。建污水厂应从对有利于建设城市长远发展的多方面优化考量、特别是对周边环境的长远影响及污水处理厂内部的设备维护保养、人工优化配置、药剂最优使用、厂内优化管理等多方面进行节能降耗。在保证出水达标的前提下，根据白身和周边环境条件，全面和力所能及地进行清洁生产管理，寻找节能降耗的措施，使污水处理厂建成后的处理成本从一开始就处在一个科学、经济的平台上，并随管理水平的提高，运营成本不断下降。鉴于此，本文对城市兴建污水处理厂就节能降耗进行了分析探讨。
【关键词】 节能降耗；氧化沟；水泵；再生水
1、城市污水处理厂的科学选址
城市污水处理厂的选址非常重要，选址正确与否直接关系到污水处理厂今后节能降耗的效果，国内就有城市因污水处理厂的选址不科学，对周边环境产生不良影响，造成附件居民抗议、周边农民索赔等严重影响污水处理厂正常运行的情况，节能降耗工作无法展开，影响严重的可能需要重新设计管网或搬迁重建，造成建设资金的浪费。由此可见，城市建设污水处理厂的科学选址，是城市污水处理厂节能降耗的重要前提和基础。
2、城市污水处理厂工艺的选用
城市污水处理厂处理工艺的选择，是污水处理厂的主要工作之一，也是城市污水处理厂节能降耗的重要环节。因此，在城市污水处理厂日常管理的过程中，由于废水可生化的特点较为明显，为了更好的降低城市污水处理的费用，大部分使用的是生物处理的方法。而针对不同的污水、不同的处理程度要求，除了使用传统的曝气池工艺之外，可以供使用的污水处理工艺是非常多的。常用的有：第一种：氧化沟工艺，这一污水处理工艺所需的设备简单、便与管理，不需要二次沉淀池，在二十世纪九十年代中后期这一工艺应用较多。但是与传统的曝气池工艺相比较，曝气设备的能耗水平相对较高。第二种：sbr工艺，这一污水处理工艺占地面积小，自动化控制水平高，模块式扩建前景好，但是污水处理设备的闲置率比较高。在城市污水处理要求不断提升的背景下，这一工艺水平得到了更多的推广，污水处理的水质高于一级a标准，但是此污水处理设备的维护费用和日常能耗水平较高。
3、污水处理厂氧化沟工艺调控
氧化沟是污水处理厂最大的耗能部位，为保证微生物的生长和处理效果，需要维持一定Do含量。该污水处理厂采用三槽式氧化沟工艺运行，曝气设备为德国某公司生产的转刷，属于表曝机一种。现投入运行的共计42台转刷，额定功率45kW，单机运行时间每月为312.2h，月总耗电量占全厂用电的50%。
根据设计要求，运行初期采用曝气3h（包括低曝75min高曝105min）静沉1h的传统硝化反硝化工艺。但随着进水量及水中各种污染物含量的不断，设计模式在满足系统需氧量及控制污泥膨胀等方面存在明显不足。采用增加转刷浸水深度、运转时间来获得DO含量的增加，不仅增加电耗，而且由于电流升高、电机运行时间增长而引起的设备故障率提高，造成电费、维修、保养等生产成本的增加，转刷电流平均增高约10%，吨水电耗达0.3kW/h，较之前增加了36%。
通过对设计运行模式不断研究调整，确定了以下运行方案：
3.1.取消低曝时时段，采用边槽2h转刷全部高速运行，即2h高曝后2h静沉；将反硝化厌氧段与静沉合起来，这样可以加强反硝化效果，而目_可以减少污泥产生量。转刷总运行时间减少，边槽8台转刷耗电由原来每天4433kWh减少到4320kWh。根据电费存在“峰、平、谷”的特点，最大限度实现曝气阶段运行“避峰就谷”。
3.2.增加剩余污泥排放量来及时更新氧化沟内污泥活性，在满足菌膠团生长前提下，通过采以低污泥MLSS含量办法提高污水中DO含量。
3.3.根据进水水质情况及时调整供需氧量，通过适当减少转刷运行台数的方法防止反硝化污泥上浮现象发生。每组氧化沟少开转刷2台，2组氧化沟共少开4台转刷，可以保证DO含量在正常范围。停用的1台转刷每月节省7863kWh，按平均电费0.65元//kWh计算，每月可节约电费2万元。
3.4.通过调整出水堰门标高，保证转刷浸水深度稳定在充氧效果最佳位置并相对固定；控制氧化沟液位，平均分配进水量。转刷运行负荷减小，转刷电流平均由原来的85A下降为68A左右，每天节电2200kWh，每月可节电70x103kWh左右。
4、主要设备的选择与泵的控制
从水泵的有效功率Pe=nav，H可以看出，Pe一定时，av和H成反比，因此降低水泵的扬程节能效果显著；在H一定时，通过改变叶轮直径提高av，也可以提高泵有效功率。通过多年来生产探索，在泵的节能控制上采取以下措施：
4.1.在确保外围管网不溢流的情况下，尽量保持集水池的平均液位在较高的水位，减小水泵扬程，降低能耗。
4.2.根据进水的规律以及水泵的组成情况，确定不同泵数开启组合以及液位控制条件；水泵运行时尽可能保持在高效区问内（如应控制2台泵运行在额定流量90%，而不是3台泵运行在额定流量的60%。进水泵原为4台150kW，额定体积流量2880m}/h。已运行10多年，设备老化，在原有设计控制液位上其流量已达不到最佳，运行电流增大。通过提高进水泵开启液位，进水泵的体积流量由原来2400m}/h左右上升到2600m}/h。此外根据生产需要，将1台进水泵更新（功率125kW，额定体积流量2390m3/h），并采取新型软启系统，运行电流仅在190A左右，比其它3台泵电流减少60^-80A。同运行时间下，新泵的耗电量比老泵减少约1}%。与其它3台进水泵配合使用，完全满足氧化沟进水水量要求。
4.3.将白动控制与手动控制结合，在白天及用电尖锋时段人为控制进水泵运行，减少泵的运行数量及时间；在夜问及用电低谷时多进水，匀衡1天进水量，防止水量的忽大忽小，有效避免尖锋电价时段，节约生产成本。 4.4.及时清理泵坑浮渣、更换叶轮等措施提高单位时间水泵流量，结合污泥沉降性能、含量，来合理调整剩余污泥排放量，以提高排泥泵的有效运行时间。
4.5.水泵选型不准确时，通过改变叶轮尺寸使水泵达到较理想工况点。北郊厂中水出水泵由于选型存在问题，造成泵的扬程远远大于实际扬程（泵扬程13m，实际设计扬程最大只有8m），出水泵体积流量（平均1600m3/h）长期超过额定体积流量（945m3/h，电流高，电机过热，而A_不利于中水供应量的调整。为此，将出水泵叶轮切小，体积流量降为1300m}/h，电流由原来了110A下降到90A左右。
4.6.在使用中采用变频加工频相互配合的控制方法。工频泵定速运行以满足基本流量的要求，调速变频泵变速运行以适应流量的变化，流量出现较大波动时以培养运转台数作为补充。以变频泵为主的运行控制，精准的控制进水量与出水量，杜绝了多提少供、中水回流现象的发生，而目_集水井液位的波动范围小，节能效果明显，充分延长设备的使用寿命[fzl
5、配电系统的节能控制
在设计供电系统时，我国对变压器容量设计都存在过大现象。该污水处理厂设计配电室变压器总容量为4150kVA，每1kVA变压器每月要收取基本容量电费20元，4150kVA每月要收取基本容量电费8.3万元，占到了总电费的26%。通过对全厂设备用电精准核算后申请减容1300kVA，包括1台1250kVA和1台50kVA变压器，这样每月可节约电费2.6万元，每年可节约电费31万元，节约电费8%。由此可见减小变压器容量是节电一个大的方面。
6、脱泥系统的经济运行
通过反复研究脱水系统各项性能参数，根据电价规律，避峰就谷，调整脱水系统运转时段降。将污泥脱水時间从白天运行变为11：00-18：00，23：00-08：002班问隔运转，实现了完全在电价平段与谷段运行，降低了电费支出。脱水机是问隔运行，污泥在浓缩池中可以获得良好的浓缩效果，保证了离心机的处理效果，提高了出泥含水率，为污泥外运不滴漏提供了根本保障。同时，避免了连续进泥造成浓缩池效果差，剩余污泥回流至进水口的现象，消除污泥膨胀发生的一个诱因，取得了一举多得的良好效果。通过调整前后用电费用比较，节能效果十分明显，每日节省电费支出300元左右，年可节省电费约10万元。
实际生产运行中，分离液中不可避免得含有未完全起到絮凝作用的絮凝剂和未被离心分离掉的污泥絮体，它们有一定的浓缩絮凝作用。将污泥脱水分离液引入浓缩池，可改善污泥浓缩和减少絮凝剂使用量，提高污泥浓缩池的运行效率，降低脱水系统的处理量，从而减少了絮凝剂使用量，降低了生产成本。技改前吨药耗达0.491，改造后为0.396%，减少0.095个百分点。此项技改的成功，不仅改善了氧化沟感官效果，每年还可节约药耗近26万元。
7、结束语
综上所述，城市污水处理厂的建设和运行管理中的节能措施的科学探索，是提升城市污水处理效果的重要条件。因此，为了更好的提升城市污水处理厂的处理效果，需要不断的创新设计人员的专业素质，在现有城市污水处理技术的基础上，创新污水处理的程序，提高污水处理的水平。在实现城市污水处理措施更科学的过程中，促进城市污水处理厂节能水平的不断提升。
参考文献：
[1]谢家峰.山西省典型污水处理厂能耗分析与节能措施研究[D].太原理工大学，2013.
[2]刘娜娜.城镇污水处理厂能耗分析及节能措施研究[D].河北工程大学，2013.
[3]狄倩.CASS工艺城市污水处理厂清洁生产评价指标体系研究[D].陕西科技大学，2014.
[4]杨岳，狄倩.城市污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施研究[J].绿色科技，2013，05：202-204.
【关键词】 节能降耗；氧化沟；水泵；再生水
1、城市污水处理厂的科学选址
城市污水处理厂的选址非常重要，选址正确与否直接关系到污水处理厂今后节能降耗的效果，国内就有城市因污水处理厂的选址不科学，对周边环境产生不良影响，造成附件居民抗议、周边农民索赔等严重影响污水处理厂正常运行的情况，节能降耗工作无法展开，影响严重的可能需要重新设计管网或搬迁重建，造成建设资金的浪费。由此可见，城市建设污水处理厂的科学选址，是城市污水处理厂节能降耗的重要前提和基础。
2、城市污水处理厂工艺的选用
城市污水处理厂处理工艺的选择，是污水处理厂的主要工作之一，也是城市污水处理厂节能降耗的重要环节。因此，在城市污水处理厂日常管理的过程中，由于废水可生化的特点较为明显，为了更好的降低城市污水处理的费用，大部分使用的是生物处理的方法。而针对不同的污水、不同的处理程度要求，除了使用传统的曝气池工艺之外，可以供使用的污水处理工艺是非常多的。常用的有：第一种：氧化沟工艺，这一污水处理工艺所需的设备简单、便与管理，不需要二次沉淀池，在二十世纪九十年代中后期这一工艺应用较多。但是与传统的曝气池工艺相比较，曝气设备的能耗水平相对较高。第二种：sbr工艺，这一污水处理工艺占地面积小，自动化控制水平高，模块式扩建前景好，但是污水处理设备的闲置率比较高。在城市污水处理要求不断提升的背景下，这一工艺水平得到了更多的推广，污水处理的水质高于一级a标准，但是此污水处理设备的维护费用和日常能耗水平较高。
3、污水处理厂氧化沟工艺调控
氧化沟是污水处理厂最大的耗能部位，为保证微生物的生长和处理效果，需要维持一定Do含量。该污水处理厂采用三槽式氧化沟工艺运行，曝气设备为德国某公司生产的转刷，属于表曝机一种。现投入运行的共计42台转刷，额定功率45kW，单机运行时间每月为312.2h，月总耗电量占全厂用电的50%。
根据设计要求，运行初期采用曝气3h（包括低曝75min高曝105min）静沉1h的传统硝化反硝化工艺。但随着进水量及水中各种污染物含量的不断，设计模式在满足系统需氧量及控制污泥膨胀等方面存在明显不足。采用增加转刷浸水深度、运转时间来获得DO含量的增加，不仅增加电耗，而且由于电流升高、电机运行时间增长而引起的设备故障率提高，造成电费、维修、保养等生产成本的增加，转刷电流平均增高约10%，吨水电耗达0.3kW/h，较之前增加了36%。
通过对设计运行模式不断研究调整，确定了以下运行方案：
3.1.取消低曝时时段，采用边槽2h转刷全部高速运行，即2h高曝后2h静沉；将反硝化厌氧段与静沉合起来，这样可以加强反硝化效果，而目_可以减少污泥产生量。转刷总运行时间减少，边槽8台转刷耗电由原来每天4433kWh减少到4320kWh。根据电费存在“峰、平、谷”的特点，最大限度实现曝气阶段运行“避峰就谷”。
3.2.增加剩余污泥排放量来及时更新氧化沟内污泥活性，在满足菌膠团生长前提下，通过采以低污泥MLSS含量办法提高污水中DO含量。
3.3.根据进水水质情况及时调整供需氧量，通过适当减少转刷运行台数的方法防止反硝化污泥上浮现象发生。每组氧化沟少开转刷2台，2组氧化沟共少开4台转刷，可以保证DO含量在正常范围。停用的1台转刷每月节省7863kWh，按平均电费0.65元//kWh计算，每月可节约电费2万元。
3.4.通过调整出水堰门标高，保证转刷浸水深度稳定在充氧效果最佳位置并相对固定；控制氧化沟液位，平均分配进水量。转刷运行负荷减小，转刷电流平均由原来的85A下降为68A左右，每天节电2200kWh，每月可节电70x103kWh左右。
4、主要设备的选择与泵的控制
从水泵的有效功率Pe=nav，H可以看出，Pe一定时，av和H成反比，因此降低水泵的扬程节能效果显著；在H一定时，通过改变叶轮直径提高av，也可以提高泵有效功率。通过多年来生产探索，在泵的节能控制上采取以下措施：
4.1.在确保外围管网不溢流的情况下，尽量保持集水池的平均液位在较高的水位，减小水泵扬程，降低能耗。
4.2.根据进水的规律以及水泵的组成情况，确定不同泵数开启组合以及液位控制条件；水泵运行时尽可能保持在高效区问内（如应控制2台泵运行在额定流量90%，而不是3台泵运行在额定流量的60%。进水泵原为4台150kW，额定体积流量2880m}/h。已运行10多年，设备老化，在原有设计控制液位上其流量已达不到最佳，运行电流增大。通过提高进水泵开启液位，进水泵的体积流量由原来2400m}/h左右上升到2600m}/h。此外根据生产需要，将1台进水泵更新（功率125kW，额定体积流量2390m3/h），并采取新型软启系统，运行电流仅在190A左右，比其它3台泵电流减少60^-80A。同运行时间下，新泵的耗电量比老泵减少约1}%。与其它3台进水泵配合使用，完全满足氧化沟进水水量要求。
4.3.将白动控制与手动控制结合，在白天及用电尖锋时段人为控制进水泵运行，减少泵的运行数量及时间；在夜问及用电低谷时多进水，匀衡1天进水量，防止水量的忽大忽小，有效避免尖锋电价时段，节约生产成本。 4.4.及时清理泵坑浮渣、更换叶轮等措施提高单位时间水泵流量，结合污泥沉降性能、含量，来合理调整剩余污泥排放量，以提高排泥泵的有效运行时间。
4.5.水泵选型不准确时，通过改变叶轮尺寸使水泵达到较理想工况点。北郊厂中水出水泵由于选型存在问题，造成泵的扬程远远大于实际扬程（泵扬程13m，实际设计扬程最大只有8m），出水泵体积流量（平均1600m3/h）长期超过额定体积流量（945m3/h，电流高，电机过热，而A_不利于中水供应量的调整。为此，将出水泵叶轮切小，体积流量降为1300m}/h，电流由原来了110A下降到90A左右。
4.6.在使用中采用变频加工频相互配合的控制方法。工频泵定速运行以满足基本流量的要求，调速变频泵变速运行以适应流量的变化，流量出现较大波动时以培养运转台数作为补充。以变频泵为主的运行控制，精准的控制进水量与出水量，杜绝了多提少供、中水回流现象的发生，而目_集水井液位的波动范围小，节能效果明显，充分延长设备的使用寿命[fzl
5、配电系统的节能控制
在设计供电系统时，我国对变压器容量设计都存在过大现象。该污水处理厂设计配电室变压器总容量为4150kVA，每1kVA变压器每月要收取基本容量电费20元，4150kVA每月要收取基本容量电费8.3万元，占到了总电费的26%。通过对全厂设备用电精准核算后申请减容1300kVA，包括1台1250kVA和1台50kVA变压器，这样每月可节约电费2.6万元，每年可节约电费31万元，节约电费8%。由此可见减小变压器容量是节电一个大的方面。
6、脱泥系统的经济运行
通过反复研究脱水系统各项性能参数，根据电价规律，避峰就谷，调整脱水系统运转时段降。将污泥脱水時间从白天运行变为11：00-18：00，23：00-08：002班问隔运转，实现了完全在电价平段与谷段运行，降低了电费支出。脱水机是问隔运行，污泥在浓缩池中可以获得良好的浓缩效果，保证了离心机的处理效果，提高了出泥含水率，为污泥外运不滴漏提供了根本保障。同时，避免了连续进泥造成浓缩池效果差，剩余污泥回流至进水口的现象，消除污泥膨胀发生的一个诱因，取得了一举多得的良好效果。通过调整前后用电费用比较，节能效果十分明显，每日节省电费支出300元左右，年可节省电费约10万元。
实际生产运行中，分离液中不可避免得含有未完全起到絮凝作用的絮凝剂和未被离心分离掉的污泥絮体，它们有一定的浓缩絮凝作用。将污泥脱水分离液引入浓缩池，可改善污泥浓缩和减少絮凝剂使用量，提高污泥浓缩池的运行效率，降低脱水系统的处理量，从而减少了絮凝剂使用量，降低了生产成本。技改前吨药耗达0.491，改造后为0.396%，减少0.095个百分点。此项技改的成功，不仅改善了氧化沟感官效果，每年还可节约药耗近26万元。
7、结束语
综上所述，城市污水处理厂的建设和运行管理中的节能措施的科学探索，是提升城市污水处理效果的重要条件。因此，为了更好的提升城市污水处理厂的处理效果，需要不断的创新设计人员的专业素质，在现有城市污水处理技术的基础上，创新污水处理的程序，提高污水处理的水平。在实现城市污水处理措施更科学的过程中，促进城市污水处理厂节能水平的不断提升。
参考文献：
[1]谢家峰.山西省典型污水处理厂能耗分析与节能措施研究[D].太原理工大学，2013.
[2]刘娜娜.城镇污水处理厂能耗分析及节能措施研究[D].河北工程大学，2013.
[3]狄倩.CASS工艺城市污水处理厂清洁生产评价指标体系研究[D].陕西科技大学，2014.
[4]杨岳，狄倩.城市污水处理厂的能耗分析及节能降耗措施研究[J].绿色科技，2013，05：202-204.