广东化工 2012年第16期· 118 · 第39卷总第240期城镇污水处理厂的能耗及节能途径分析陈银霞，纪献兵(中国环境管理干部学院，河北秦皇岛 066004)[摘要]文章结合城镇污水处理的流程，从污水提升泵、沉砂池、沉淀池、污泥处理系统等构筑物方面进行了能耗分析并提出了相应的节能途径；同时文章分析了氧化沟、A/O(A2/O)、百乐克三个常用的处理工艺特点，提出工艺的选择应综合考虑各方面条件，同时三个工艺都需从曝气供氧方面实现节能。
[关键词]污水处理厂；能耗；节能途径[中图分类号]X703.1 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)16-0118-02Analysis on Energy Consumption and Energy Saving Way inMunicipal Sewage Treatment PlantChen Yinxia, Ji Xianbing(Environment Management College of China, Qinhuangdao 066004, China)Abstract: In the paper, combining with sewage treatment process, the paper presents energy consumption analysis from aspect of structure, such as sewage pumping, grit chamber, sedimentation tank and sludge disposal system. Meanwhile, the corresponding countermeasures of energy saving way were proposed. On the other hand, sewage treatment technology of oxidation ditch, anoxic/oxic, and biolak was analyzed and the suggestion that the process selection should be based on comprehensive consideration of different factors. In order to realize energy saving, aeration technology should be paid attention to.Keywords: sewage treatment plant；energy consumption；energy saving way污水处理是能耗密集型的综合技术，其特点是能源消耗大，运行费用高。
我国城镇污水处理厂直接消耗的能源主要包括污水提升泵、回流污泥泵等的电耗，曝气供氧的电耗，污泥脱水的电耗等，而在污水处理厂的总能耗中污水提升占10 %~20 %，污水生物处理占50 %~70 %，污泥处理占10 %~25 %[1]。
根据我国“十二五”节能减排综合性工作方案的要求，许多城镇污水处理厂不得不面临和承担这一重要任务。
为降低污水处理的能耗，文章从构筑物和核心处理工艺两大方面分析并提出相应的对策，以期对我国城镇污水处理厂的节能降耗提供有益参考。
1 各个构筑物的能耗及节能分析1.1 城镇污水处理厂的流程为了方便研究污水处理厂的能耗问题，有必要对污水处理流程有一定的了解。
城镇污水处理厂的流程一般是：进水—粗格栅—污水提升泵站—细格栅—沉砂池—初次沉淀池—好氧活性污泥处理—二次沉淀池—消毒池—出水。
如图1所示。
1.2 各个构筑物的能耗及节能分析1.2.1 格栅格栅是污水处理厂预处理的主要设备，用以截留水中大型漂浮物质及大颗粒物，主要是保护水泵及后续处理设施的正常运行。
格栅拦截下来的栅渣的机械粉碎处理是耗能过程；再者，当污水经过格栅时，因栅条阻挡会有水头损失，就需要水泵的提升来增大污水的势能，这势必要提高泵的扬程，增大能耗[2]。
因此，可把污水处理设备安装在地势较低的地方，当污水经过格栅时以较快流速通过栅条来减少提升泵的功率，可降低能耗。
1.2.2 污水提升泵房图1 城镇污水处理流程Fig.1 Municipal sewage treatment flow diagram [收稿日期] 2012-10-11[基金项目] 2012年中国环境管理干部学院院级课题(201205)[作者简介] 陈银霞(1982-)，女，山东菏泽，博士，主要研究方向为环境化学。
2012年第16期广东化工第39卷总第240期 · 119 ·在污水提升泵房中，污水将通过重力自流作用提升到污水处理厂进行集中处理。
污水提升泵房的主要能耗是电费，输送路程越远，电费就越高；污水管道埋设较深时，要求泵站有很高的扬程，配用的电机功率变大也会增大能耗。
其节能途径可采取以下措施：一、合理利用地形，减少污水的提升高度。
二、泵的使用和维护要科学，如使用时采用变频调速技术，可有效地避免由于过流、过热、过载、电压过大或过小等而引起的各种故障；选用新型节能泵，节省维修费；合理确定水泵的运行台数等[1,3]。
1.2.3 沉砂池沉砂池是以重力分离为基础，用于去除污水中粒径大于0.2 mm，密度大于2.65 t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。
沉砂池主要有旋流沉砂池、平流沉砂池、曝气沉砂池等。
沉砂池的能耗主要是砂水分离器、洗砂机、旋流尘沙池的动力系统和曝气沉砂池的曝气系统[2]。
在沉砂池需要合理控制进水流速，使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
1.2.4 初次沉淀池初次沉淀池主要是利用重力作用，去除50 %~60 %的SS；使污水的BOD5降低25 %~35 %；同时去除漂浮物，均和水质。
初沉池主要是排泥设备的能耗，可采取重力排沙来降低能耗[2]。
1.2.5 二次沉淀池从曝气池流出的混合液在二次沉淀池进行泥水分离和污泥浓缩，澄清后的出水溢流外排。
二沉池的主要能耗是污泥的抽吸[2]，因此应选用新型节能泵、合理确定水泵的运行台数，并对水泵进行定期维护以减少摩擦降低能耗[2]。
1.2.6 污泥处理系统污泥脱水系统大约占污水厂运行全部能耗的11 %，其能耗主要体现在三个方面：污泥、药和设备[4]。
为降低能耗，应采取以下措施：(1)选择合适的处理工艺以减少污泥产量；(2)选择高效的絮凝剂，其价格虽贵，但使用量少，操作稳定，综合效果要好于质量差的絮凝剂；三、提高脱水机的含固率以缩短脱水机的工作时间[5]。
2 核心处理工艺的能耗及节能分析目前，城镇污水处理的核心工艺主要采用好氧活性污泥法。
该方法发展至今有多种处理工艺，较常被采用的有氧化沟、A/O(A2/O)、百乐克等。
污水处理工艺的选择在很大程度上决定了能量消耗的大小。
下面对上述三个应用较为广泛的工艺进行能耗及节能途径分析。
2.1 氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种变型，三沟式氧化沟(如图2所示)集曝气沉淀于一体，中沟一直作为曝气池，两侧边沟交替作为曝气池和沉淀池。
原废水交替地从三沟进入，而出水则相应地从边沟流出，剩余污泥从中沟排出。
氧化沟主要具有以下特点：(1)既有间歇反应的功能又有完全混合曝气的优点，对去除BOD和脱氮有良好效果；(2)水力停留时间长，出水水质好且对水温、水质、水量等的变动有适应性；(3)曝气时间长，动力消耗大。
图2 氧化沟工艺Fig.2 Oxidation ditch process2.2 A/O(A2/O)工艺A/O工艺是一种污水生物除磷脱氮的技术。
污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除。
传统的生物脱氮工艺是让污水先经过好氧池再经过缺氧池，而反硝化菌是异养性细菌，需要充足的碳源作为生命活动的能源来完成反硝化过程。
但当污水经过好氧池后，污水中的有机物浓度已经很低，无法满足反硝化的要求，所以需要在缺氧池前加入甲醇等补充有机碳源。
而A/O工艺(如图3所示)是把缺氧池提到好氧池之前，以进水中的有机物作为碳源，通过混合液回流把硝酸盐和亚硝酸盐带入缺氧单元进行处理[6]。
图3 A/O工艺Fig.3 Anoxic/oxic process在常规二级生物处理系统中，活性污泥含磷量一般为干重的1.5 %~2.3 %，通过剩余污泥的排放仅能获得10 %~30 %的除磷效果。
而A2/O工艺(如图4所示)是在A/O工艺前增设一个厌氧池，二沉池中的回流污泥先进入厌氧区进行磷的厌氧释放，再进入缺氧区使之反硝化，从而达到同时脱氮除磷的目的。
A/O(A2/O)工艺特点为：一、占地面积小，流程简单，脱氮效率高，出水水质好；二、微孔鼓风曝气，充氧效率高；三、设备数量多，能耗相对就大，要求操作人员素质高。
2.3 百乐克工艺又称悬挂链曝气工艺(如图5所示)。
采用土池结构，池底铺设防渗膜，利用漂浮在水面上的移动式曝气链及其底部挂有的微孔曝气头进行供氧[7]，在生化池内能产生多重的缺氧和好氧区域，有多级A/O工艺之称。
其工艺特点为：一、曝气池采用防渗土池结构，曝气时间长，曝气设备价格高，曝气系统高效；二、污泥回流量大，污泥处理简单；三、维修简单，操作简单。
Fig.4 A2/O process (下转第140页)广东化工 2012年第16期· 140 · 第39卷总第240期计算机实时数据库中；取样船返回水库分中心后，通过局域网，将实时数据转存到水库分中心水环境数据库。
2)参数设置：可设置GPS接收、水质信息采样、水质信息显示的时间间隔，也可设置水质系统参数。
3)数据显示状态恢复：系统开启时自动读入水质数据并显示。
用户可以任意调取历史时间的水质数据及对应水面着色显示。
(5)水质监测数据接口程序。
用于计算机串口与多参数水质监测设备的连接，以读取监测水质参数：水温、pH、电导率、溶解氧、浊度和叶绿素，并将水质数据按设定时间存入本机实时数据库。
(6)水质等级的图形化显示。
水质等级的图形化显示是根据水质的等级情况将水库水面进行分范围、分色显示。
纯蓝色作为一类水质代表色，以纯红色作为超五类水质代表色，中间各级别以等间距色调代表。
(7)系统软件。
操作系统为Windows XP，为电脑自带系统。
4 软件实现软件使用MapObjects实现与地理信息系统的接口，使用GPS 卫星定位模块读取采样船当时的位置信息，使用多探头水质传感器读取当前位置的水质数据。
(1)软件构架。
软件由数据采集、数据入库、数据传送、地理信息、多媒体演示、数据报表、曲线显示等构成。