城市污水處理是高能耗行業(yè)之一，污水處理的節(jié)能降耗將成為行業(yè)亟需解決的問題。

城市污水處理廠的能耗支出通常包括電能、燃料及藥劑等方面，其中電耗占總能耗的60％一90％ClJ。電能的消耗主要用于污水污泥的提升、生物處理的供氧和混合攪拌、污泥的處理處置、附屬建筑用電和廠區(qū)照明等方面。

二.污水處理系統(tǒng)節(jié)能常規(guī)方式

1.控制污水廠運(yùn)行參數(shù)

(1)反應(yīng)器單體在線數(shù)

考慮到今后發(fā)展的要求，或者為了抵抗工業(yè)廢水和暴雨徑流的沖擊負(fù)荷，一般污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)預(yù)留一定的容量，在運(yùn)行中反應(yīng)器容積如全部在線，會(huì)導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)長期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。如果負(fù)荷率能維持在正常水平的話，那么能量的利用率也可以提高。例如，在旱季時(shí)，如果污水廠的生物反應(yīng)器有2個(gè)或2個(gè)以上在線時(shí)，建議對(duì)污水廠的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)在停止其中一個(gè)運(yùn)行后對(duì)污水廠的運(yùn)行負(fù)荷是否會(huì)對(duì)出水造成影響，大部分污水廠在旱季減少反應(yīng)器容積后仍能保持較好的處理效果。

(2)單位容積的能量輸入

生物反應(yīng)器內(nèi)能量的輸入必須滿足均勻混合和氧氣傳遞的需要。如圖1所示，最低能量輸入值是保證污泥處于懸浮狀態(tài)所需的能量，如果單位容積內(nèi)能量輸入超過最大需要值，活性污泥絮體會(huì)發(fā)生剪切作用而被破壞，從而影響污泥的沉降性能。表1提供了活性污泥系統(tǒng)能量輸入的指導(dǎo)值.

(3)DO水平

許多處理廠的生物反應(yīng)池會(huì)曝氣過度，主要原因是缺乏自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，或者是為了保險(xiǎn)起見。過度曝氣直接導(dǎo)致了能耗的浪費(fèi)，并會(huì)使污泥的沉降性變差。由圖2可以看到，曝氣池中的DO濃度從2 ms／L升高到5 ms／L，所需要消耗的能量增加了近一倍㈨。因?yàn)檠鯕馊芙庠谒械膭?dòng)力是氧濃度梯度，如果混合液中的DO越高，則濃度梯度越小，氧擴(kuò)散速率越慢。最節(jié)能的方法是根據(jù)降解污水中有機(jī)物和硝化所需的最低需氧量進(jìn)行供氧曝氣，并維持穩(wěn)定的DO濃度。對(duì)于一般的活性污泥系統(tǒng)，DO濃度值大約為1．2～2．5 mg／L。由于迸水有機(jī)負(fù)荷的不穩(wěn)定，實(shí)際運(yùn)行中，一般下午和傍晚的需氧量要比夜間和早晨的需氧量大，因此維持穩(wěn)定DO濃度所需的鼓風(fēng)量也要實(shí)時(shí)調(diào)整。

(4)平均細(xì)胞停留時(shí)間MCRT

通過控制活性污泥的MCRT也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。一般麗言，在不需要進(jìn)行硝化的反應(yīng)器中，MCRT控制在6—10 d，在溫度20。C時(shí)，基本能滿足碳基BOD的去除效果；而有硝化要求的反應(yīng)器中，MCRT一般至少需要8～10 d，才能出現(xiàn)硝化反應(yīng)，當(dāng)MCRT達(dá)到20 d以上時(shí)，硝化反應(yīng)才能較完全。從能耗對(duì)比來看，不需要硝化脫氮的反應(yīng)器的能耗比進(jìn)行硝化反應(yīng)的能耗可以節(jié)約30—40％。

2.升級(jí)改造設(shè)備和控制系統(tǒng)

(1)曝氣組件

根據(jù)美國1982年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)№]，北美地區(qū)污水廠的曝氣設(shè)備總能耗功率大約1．3×106 kW。曝氣系統(tǒng)的能耗占活性污泥系統(tǒng)的污水處理廠總能耗的40一70％。因此，對(duì)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能研究改造具有重要意義。

擴(kuò)散曝氣系統(tǒng)是目前使用最為普遍的充氧方式，曝氣設(shè)備的充氧能力取決于多個(gè)因素，包括：氧曝氣頭類型，池體形狀，擴(kuò)散器安裝深度，水溫，環(huán)境大氣壓，曝氣器設(shè)計(jì)以及污水的特征等。氧轉(zhuǎn)移效率(OTE)是衡量曝氣系統(tǒng)的重要指標(biāo)，OTE的改善能有效提高能量利用效率。影響氧轉(zhuǎn)移效率的的因素有水質(zhì)特征、反應(yīng)器水深、氣泡直徑、風(fēng)量風(fēng)速、擴(kuò)散器密度以及曝氣頭的堵塞情況等。幾種常見的擴(kuò)散曝氣設(shè)備的氧轉(zhuǎn)移效率如圖3所示。

OTE隨著生物反應(yīng)器中擴(kuò)散器數(shù)量的增加而提高，有些污水廠在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)反應(yīng)池的尺寸來布置和安裝曝氣器；還有些污水廠采用將原有的粗孔曝氣器更換為微孑L曝氣器，這樣也能大大提高用電效率。據(jù)某污水廠統(tǒng)計(jì)，全部更新所有的曝氣頭后每年能節(jié)約的電費(fèi)為100 000美元，投資回收期為4年