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    本文系統地介紹并分析了污水處理廠流程中各個處理構筑的能耗情況，并針對各個構筑物提出有效的節能途徑。指出了常用的污水好氧處理能耗過高的突出問題，建議改用能耗低，但是造價稍高的好氧過濾等處理方法。污水再生利用也是解決污水處理能耗高的途徑之一。

　　
　　一、前言
　　
　　目前我國城市污水處理率低、環境污染壓力大，但現行的處理技術多數面臨高額資金投入的難題，當前迫切需要低能耗、生態型的污水處理技術。并且，隨著人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我國城市污水排放量持續增長。我國水污染的治理重點已經開始從工業點源為主的控制治理，逐步轉變為以城市生活污水污染為主的控制治理。如何經濟有效地解決生活污水的污染問題已成為一個亟待解決的難題，引起了人民群眾和政府部門的極大關注。
　　
　　然而污水處理的費用也是一個很大的問題，要想將污水和廢水處理好，對環境的污染降到最低，我們就必須以最經濟的方式處理污水，這就涉及到一個污水能耗與功效的問題。下面就污水處理廠的整個污水處理的流程進行分析，找到當前常用的污水處理流程中工藝的不足之處，并提出更好的解決方法，使以后的污水處理更加容易，更加全面，將污水對環境的污染降到最低的限度。
　　
　　二、污水處理廠的工藝流程
　　
　　目前，常用于我國城市污水處理的方式為集中污水處理系統和傳統的三格式化糞池。其它的處理構筑物也都是大同小異的，主要的流程不外乎如此：
　　
　　污水收集設施［包括污水管道、雨水管道、工廠排放水管道等］-->污水提升泵站-->格柵攔截-->沉砂池-->初沉池-->曝氣池、厭氧池等核心處理工藝流程-->二次沉淀池-->排水管道或渠排入水體[①]
　　
　　其中核心處理流程可分為一級處理和二級及以上的深度處理。深度處理流程主要有好氧處理流程、厭氧處理流程及兩者相結合的處理方法。
　　
　　目前，好氧處理方法有SBR工藝、UASB工藝、氧化溝、氧化塘等工藝，在曝氣池里充入空氣或氧氣，讓好氧細菌除去污水中的有機物雜質；厭氧處理流程主要有厭氧流化床、兩相厭氧發酵、厭氧濾池等利用厭氧菌進行厭氧發酵的方法除去污水中的有機物的；另外常用的還有像A20及其變種的工藝流程都是好氧處理和厭氧處理相結合的處理流程，其處理效果往往比單一的處理方式好得多。
　　
　　深度處理構筑物不外乎以下幾種：曝氣池、厭氧池、氧化塘、厭氧反應器及特殊的除磷脫氮設備，或者是它們的變種工藝，但是處理原理都是大同小異的。
　　
　　三、各個處理構筑物的能耗分析
　　
　　3.1污水處理系統
　　
　　目前，污水處理系統又有集中污水處理系統和分散式處理系統。前者是指各種城市生活污水，經預處理符合管道排放標準的工業廢水和城市融雪、降水等混合廢水經過城市下水管道收集，然后集中被輸往城市污水處理廠，城市污水處理廠再根據進水的水質，綜合規劃，采用適宜的措施集中處理；在達到國家排放標準后，排入自然水系的一種污水處理方式。一般用于經濟比較發達的大中型城市。該系統初始投資大，需要敷設相應的城市污水管網，運行管理成本很高，因而對于經濟欠發達地區的中小城鎮有極大的應用局限性。
　　
　　分散式污水處理系統，是指在小區或一個工廠設置化糞池或小型的污水處理設施，對生活污水進行預處理，對能夠利用的中水進行沖廁所、洗車、澆灑路面花壇等。雖然分散式處理流程可能導致處理費用提升，但是這種處理方式是有它的優越性的，特別是現在過于集中的污水處理費用越來越高，處理流量也越來越大的情況下，分散式處理方式更顯示了它的優越性。
　　
　　3.2污水提升泵站的能耗分析
　　
　　隨著人們對環境污染越來越嚴重這一狀況的認識和對加強環境保護意識的加強，現在大多數城市都紛紛建設了污水處理廠，處理流程也由簡單的一級處理升級為二級或更深度的處理。但是對于大中型城市來說，普啟遍還是采用集中處理的方式。一個污水處理廠處理的污水面積都很大，這就需要用提升泵站將遠處的污水提升到污水處理廠進行集中處理，這些污水提升泵站不僅要保障所有污水都要提升到污水處理廠，還要適應污水量變化的要求，一般其流量都是很大的，輸送的路程也很遠，再者污水管道一般都埋設較深，泵站需要有很高揚程，電耗十分可觀。
　　
　　電費是污水提升泵站的主根能耗，輸送路程越遠，電價越高，像武漢的龍王嘴污水處理廠就設有五個污水提升泵站，將附近很大面積的污水匯集起來，其流量還是不大，目前正在擴建的工程處理流量也才15萬噸。
　　
　　3.3格柵、沉砂池和初沉池的能耗分析
　　
　　格柵是利用柵條攔截污水中粗大的雜質，污水經過格柵時，由于柵條的阻擋會引起水頭損失，這就需要有水泵提升污水以增大污水的勢能；再者，柵渣的機械粉碎處理也是耗能過程。這兩者是格柵處理流程的主要能耗根源。
　　
　　沉砂池和初沉池用以除去污水中粗大的砂粒以及細小的懸浮物，除了污水在池子中的水損外，刮砂刮泥設施以及其后續處理會有很大的能耗，但是這些能耗都不大。
　　
　　3.4曝氣池的能耗分析
　　
　　曝氣池是好氧處理工藝的能耗大戶，大部分的能耗都集中于此。能降低曝氣池的能耗就相當于解決了好氧處理工藝流程的能耗問題。
　　
　　常規的曝氣池都是用機械的方式向污水中鼓入空氣或是從池底充入空氣，并且用攪拌等方式讓空氣和污水充分混合，從而使空氣均勻地分布于污水中，提高好氧使理的效果。
　　
　　污水在曝氣池里的停留時間一般會在兩個小時以上，其容積是相當大的，不管是采用葉輪旋轉曝氣還是通氣帽在池底鼓入空氣的方式曝氣，電機的功率很大，且要晝夜運行，其能耗之大是可想而知的了。
　　
　　3.5厭氧池及厭氧處理設備的能耗分析
　　
　　除了好氧處理技術之處，厭氧處理工藝也很容易為人們所接受，厭氧處理工藝的能耗相對較低，并且可以產生沼氣，回收利用也很方便，只是厭氧處理過程中，污水停留時間很長，并且要保證好的處理效果，必須要有較好的隔絕空氣的措施。盡管如此，厭氧處理的趨勢還是很看好的。
　　
　　3.6二沉池及其它處理設施的能耗分析
　　
　　二沉池是處理后的污水進行泥水分離的地方，現在普遍使用的二沉池都設有刮渣擋板，出水排泥等裝置，二沉池的面積也比較大。分離出來的污泥還要用污泥泵輸送到污泥泵房，污泥的壓縮處理等也是耗能很大的。
　　
　　現在常用的污泥機械壓縮處理，濃縮后的污泥外運填進等方法，耗能巨大，并容易引起二次污染。像污泥中的高濃度污染物很容易隨雨水再次進入水循環系統，造成二次污染，有關二次污染的處理也是很傷腦筋的事情。
　　
　　四、污水處理各個環節的節能途徑
　　
　　4.1再生回用以減少深度處理
　　
　　城市污水處理出水的再生利用在我國，花費大量投資建設了城市污水處理廠，但經過處理后的再生水并沒有得到充分利用，在城市污水處理決策中應充分考慮污水的再生利用。發展再生水在農業灌溉、綠地澆灌、城市雜用、生態恢復和工業冷卻等方面的利用。
　　
　　城市污水再生利用，應根據用戶需求和用途，合理確定用水的水量和水質。污水再生利用，可選用混凝、過濾、消毒或自然凈化等深度處理技術。因此，缺水城市和水環境污染嚴重的地區，在規劃建設遠距離調水之前應積極實施城市污水再生利用工程，同時做好非投資性或低投資性的節水減污工作。
　　
　　城市污水再生利用規劃建設要依照客觀需要和實際可能的原則，按照遠期規劃確定最終規模，以現狀水量及用水需求為主要依據確定實施規模。城市污水再生利用技術選擇與工程實施要考慮國情、實際條件和用戶需求，城市污水再生利用規模、處理程度、處理流程、輸水方式、再生水質、使用用途的選擇上，既要滿足要求，又要經濟合理。目前城市污水再生利用應著重于農業灌溉、市政雜用、景觀水體、生活雜用、工業冷卻、生態環境和補充地表水。
　　
　　但是，城市污水再生過程和再生水的使用應確保公眾和操作人員的健康安全，以及周邊的環境安全，尤其要有效地控制病原菌的污染和傳播。再生水使用應滿足國家和地方有關污水再生利用的水質標準和規定，處理工藝的選擇，尤其是工藝的可靠性和安全性的保障，應經過嚴格的專家論證、評估和主管部門的批準。
　　
　　4.2環境自凈和生態處理以降低能耗
　　
　　城市污水處理廠出水也可看作是水文循環的組成部分，將合乎質量要求的出水排放到河流水體中，使河流水體能維持或變成供下游使用的原水源，不僅經濟可行，而且可減少風險并發揮河流自凈能力。
　　
　　正是因為自然環境自身有很強的處理污水的能力，我們可以用生態的方法處理污水，這樣不僅可以獲得很好的處理效果還能省去很多處理費用，是兩全其美的辦法。
　　
　　目前的生態處理方法中很多處理方法都存在占地多，處理流量小的問題。所以生態處理方法要因地制宜，用在空地較多、生物生長好的地方，像人工濕地、土壤層微生物濾池、植物浮床等都是很好的生態處理方法，能耗低，很值得推廣。
　　
　　4.3各個處理構筑物的節能途徑
　　
　　在污水處理流程中，各個污水處理構筑物的節能途徑很多，下面就污水處理流程中各個構筑物的節能方法。
　　
　　污水提升泵站節能途徑。將現有的集中式污水處理改成分散式處理，并充分利用一級處理后的中水，可以減小城市污水處理廠的壓力，更可以大大減少深度處理所需的費用。同時污水提升泵站的水量也會適當減少，甚至可以取消，全部采用分散處理模式。污水處理廠只負責處理工廠附近、污水量大的用戶排放的污水。
　　
　　格柵的節能途徑。盡量將污水處理設備安裝在地勢較低的地方，可以減小提升泵的功率。污水經過格柵的時候可以憑借其較快的流速通過柵條，必要時再用提升泵將污水提升至沉淀池。
　　
　　曝氣設施的節能途徑[③]。不管是好氧處理還是厭氧處理設施，其能耗都是非常大的。因為我們必須要用電力設備將空氣充入到污水中，但是我們可以采用多層好氧過濾的方式減小這一能耗開支。好氧過濾的各個濾層的厚度的材料都是不相同的，實現的過濾效果也大相徑庭。
　　
　　好氧過濾具體的方法是：污水經過格柵攔截之后，即可以直接進入第一層好氧過濾層，第一層好氧過濾層的孔隙是很大的，一般用粗大的砂石鋪墊，主要去除污水中大的懸浮物并通過水流在砂石中紊動的流動將空氣中的氧氣混入污水中。然后污水進入第二層好氧過濾層，這一層的砂石粒徑相對較小，污水在這一層的停留時間相對較長，主要是好氧微生物對有機物的氧化過程，在這一好氧濾層里，很容易生成生物膜，類似于生物膜的處理。如果污水的有機物的含量不是很高的話，處理水已經基本達到了排放的標準了，也可以將處理后的水收集起來作中水使用。如果污水的有機物含量很高的話，可以讓污水繼續進行下一層的好氧過濾，濾層的孔隙也將更小，處理時間更長，效果也更好。在這一層中，由于污水的停留時間較長，對污水中的N和P也有較好的去除效果。
　　
　　進行好氧過濾處理的排放水已經可以達到排放的要求，沒有必要設置二次沉淀池進行泥水分離。這種處理流程適用于建設在河湖的旁邊，有利用處理水的就近排放，而且可以不用清水管道或管渠即可。
　　
　　五、結論
　　
　　上面提到的比較節能的污水處理方法主要是生態的處理方法，其中好氧生物濾池盡管很節能，但是也有它自身的限制因素所在：
　　
　　1、占地較大。因為這種處理方式全靠生物進行氧化分解有機物的方式處理污水，污水停留時間很長，所以處理流量是十分有限的，但是正如前面提到的，在大部分污水都用分散式處理方式的情況下，處理流量都不會很大，所以這種處理方式是有它的優勢所在的。
　　
　　2、不能進行反沖洗，容易堵塞。由于污水通過濾層的時候，會生成很厚的生物膜，老化的生物膜脫落后很容易堵塞住濾層的孔隙，過濾效果會因此而大為降低。所以我們只能用孔隙較大的濾料層，并且盡量避免用垂直分層的布置方式。
　　
　　3、初期造價高，但是處理費用低。初期造價主要集中在濾層鋪砌和濾層上面草皮的種植上，但是一經運行，其運行費用是很低的。
　　
　　該處理方案有以下幾個方面的特點：
　　
　　1、如果在濾層上面種植植被的話，可以將過濾和濕地相結合建設，處理效果會更好。
　　
　　2、這種處理方案只適用于分散式處理方案中，處理流量很小，具體的設施可以同家庭的小花壇、花園合建，并不會影響建設的美觀性。處理后的水可以直接滲透到附近的水池里，用于花壇的澆灌，路面澆灑等，甚至可以回用于沖洗廁所。
　　
　　3、好氧過濾可以結合化糞池共同使用，有化糞池進行初步處理，粗大的雜質已經去除，濾層的堵塞的幾率會大大減小。 

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