今年夏天，隨著各地持續(xù)出現(xiàn)高溫天氣，全國發(fā)用電量快速攀升。

《2024年上半年全國電力供需形勢分析預(yù)測報(bào)告》顯示，今年上半年，全社會用電量累計(jì)46575億千瓦時(shí)，同比增長8.1%；規(guī)模以上工業(yè)發(fā)電量為44354億千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)下半年全社會用電量同比增長5%左右。

此外，《報(bào)告》還指出，蒙西、江蘇、浙江、安徽、河南、江西、四川、重慶、廣東、云南等部分省級電網(wǎng)電力供需形勢偏緊。

一方面是外部電力供需形勢偏緊，另一方面是污水處理屬于能耗密集型行業(yè)，內(nèi)部電耗成本大。

基于此，全國多地污水處理廠紛紛開啟「省電模式」。如果你所在的污水處理廠正在進(jìn)行或者計(jì)劃實(shí)施節(jié)能降耗，那么下面這3個(gè)「低能耗、低碳運(yùn)行策略」可能會幫助到你。

污水處理系統(tǒng)消耗的能源通常包括電能、熱能、藥劑等，其中電耗約占60％～90％。

污水處理系統(tǒng)的電耗主要集中用于污水污泥的提升、生物處理的供氧、污泥的處理處置等方面。另外，格柵、沉砂池、初沉池等處理單元也占據(jù)著相應(yīng)比例的能耗，污水處理系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)都要注重節(jié)能才能達(dá)到最優(yōu)。

污水處理系統(tǒng)中的節(jié)能降耗可從以下幾個(gè)方面入手：

1、污水提升泵的節(jié)能

污水提升泵的電耗一般占總耗電量的15％～25％，是污水處理廠節(jié)能降耗的重點(diǎn)。其節(jié)能措施一般有如下5點(diǎn)：

1）合理布置各構(gòu)筑物和管渠的位置，減少管渠長度和局部阻力，充分利用地形，通過降低提升高度來減小水泵揚(yáng)程；

2）選擇合適的水泵型號，使其工況點(diǎn)在高效段內(nèi)運(yùn)行；

3）通過變頻調(diào)速技術(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和污水流量，降低水泵揚(yáng)程和電耗；

4）如果采用離心式水泵，其揚(yáng)程、軸功率、流量都與泵輪直徑比正相關(guān)，可通過切削泵輪來降低設(shè)計(jì)揚(yáng)程、泵軸功率和控制流量，使水泵在最優(yōu)效率區(qū)運(yùn)行；

5）定期維護(hù)檢修水泵、采用新型節(jié)能泵、合理調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和確定水泵運(yùn)行方式。

水泵不同的運(yùn)行方式的節(jié)能效果比較

2、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的節(jié)能

1）選擇高效的鼓風(fēng)曝氣方式

在滿足污水處理需要的前提下降低風(fēng)量是鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)最顯著的節(jié)能降耗措施，高效的鼓風(fēng)曝氣方式可提高充氧效率從而減少風(fēng)量。

鼓風(fēng)曝氣裝置主要有微孔氣泡、中氣泡、大氣泡、水力剪切和水力沖擊等幾種類型。其中，微孔曝氣方式氣泡小、氣液接觸面大、氧利用率高、可節(jié)省接近20％的曝氣能耗。

2）精確控制曝氣量

人工調(diào)節(jié)曝氣方式，勞動強(qiáng)度高且精度不高，曝氣不足會影響處理效果，曝氣過度又會浪費(fèi)能耗。

如果采用精確曝氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)按需供氧，大約能節(jié)能10％。

精確曝氣控制系統(tǒng)根據(jù)溶解氧濃度自動調(diào)節(jié)供氧量，同時(shí)檢測系統(tǒng)中的壓力變化并及時(shí)做出調(diào)整。

3）合理的布置曝氣裝置

曝氣裝置安裝在水底時(shí)，池內(nèi)O2分散不均，浪費(fèi)能源和資源。

研究表明，如果在池子進(jìn)水處多布置曝氣器，出口處少布置，即在需氧量大的地方增大溶解氧濃度，需氧少的地方降低溶解氧濃度，這樣可實(shí)現(xiàn)能源資源的合理利用從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

全面曝氣可使整個(gè)曝氣池內(nèi)均勻產(chǎn)生小旋渦，并可將小氣泡吸至1/3～2/3深處，氧的利用率比曝氣器單邊布置時(shí)要高，因此全面曝氣利于節(jié)能降耗的實(shí)現(xiàn)。

3、其他節(jié)能措施

格柵的能耗分布為：柵條對污水的攔截作用導(dǎo)致水頭損失；機(jī)械粉碎處理柵渣時(shí)耗能。因此，污水后續(xù)處理設(shè)備應(yīng)盡量布置在地勢相對較低的地方，減少污水提升泵的使用而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

沉砂池的常用類型有平流式沉砂池、旋流式沉砂池、曝氣沉砂池等，而曝氣沉砂池中的曝氣系統(tǒng)能耗較高，因此為降低能耗盡量采用平流式和旋流式沉砂池。

初沉池的類型有平流沉淀池、豎流沉淀池和輻流沉淀池，初沉池的能耗主要發(fā)生在排泥設(shè)備上，可采用靜水壓力法降低其能耗。

藥劑利用方面，要精確投加，避免不必要的浪費(fèi)，可通過優(yōu)化加藥除磷、消毒、污泥脫水等實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

進(jìn)水有機(jī)物濃度低但氮磷處理要求較高時(shí)，應(yīng)盡量減少預(yù)處理單元對有機(jī)物的去除率，從而節(jié)省后續(xù)處理所需投加的碳源量。

污泥脫水設(shè)備是否高效運(yùn)行嚴(yán)重影響污泥處理系統(tǒng)的能耗水平，因此污泥產(chǎn)量及含水率等的計(jì)算要精確并合理確定脫水機(jī)的型號和臺數(shù)，增強(qiáng)其運(yùn)行效率。

為提高污泥脫水性能而投加絮凝劑時(shí)，應(yīng)結(jié)合污泥性質(zhì)的變化通過實(shí)驗(yàn)合理調(diào)整投加量。

污泥處理單元的節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)該在污泥進(jìn)泥泵及污泥濃縮機(jī)的節(jié)能降耗上。對于進(jìn)泥泵的節(jié)能，可參考進(jìn)水泵的節(jié)能措施。

以現(xiàn)階段污泥處理系統(tǒng)情況看，要想減少污泥脫水系統(tǒng)的能耗，可從以下3方面入手：

選擇高效絮凝劑，確定****投加量；

精心操作，科學(xué)調(diào)整各環(huán)節(jié)之間關(guān)系，使壓濾機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低泥餅含水率，達(dá)到減少電耗、用水量，降低運(yùn)輸費(fèi)用；

工作人員嚴(yán)格操作維護(hù)規(guī)程，以降低檢修費(fèi)用。

其實(shí)，要想從根本上達(dá)到節(jié)能目的，在污泥處理過程中，還可通過如下幾個(gè)主要方面來進(jìn)行節(jié)能。

1、選擇高效低能耗設(shè)備

從能耗角度來看，帶式壓濾機(jī)能耗相對較少，但帶式壓濾機(jī)比板框壓濾機(jī)易發(fā)生堵塞。

帶式濃縮脫水一體機(jī)濃縮和脫水一體化，無需設(shè)污泥濃縮池及攪拌設(shè)備，減少占地面積，自來水耗量小，能耗較低。

臥螺沉降離心脫水機(jī)占地少，采用封閉式系統(tǒng)，運(yùn)行條件好，設(shè)備磨損率低，運(yùn)行費(fèi)用較低。

2、厭氧沼氣的利用

污水的厭氧處理和污泥的厭氧消化可產(chǎn)生甲烷沼氣，體積約占60%。

把產(chǎn)生的沼氣送至鍋爐房燃燒，可用于消化池加溫、污水廠取暖等，同時(shí)沼氣還可用于發(fā)電可回收大量電能。

一般大中型城市污水二級處理廠的沼氣發(fā)電量可補(bǔ)償全廠用電量的30%，降低了污水廠電能消耗及運(yùn)行費(fèi)用。

值得一提的事，不同污泥處理處置工藝的碳排放量和低碳化程度亦有所不同，如下表所示：

不同污泥處理處置方式的碳排放量和低碳化程度比較

不難看出，在各種污泥處理處置工藝中填埋的碳排放量****，填埋1t濕污泥（含水率為60％）要產(chǎn)生500kg左右的碳排放量；污泥厭氧消化+沼氣發(fā)電的低碳化程度最高，其次是污泥余熱干化+焚燒、余熱干化后混燒，這是因?yàn)檫@三種方式同時(shí)減少污泥填埋排放的CH4和化石燃料使用間接造成的碳排放。

污泥量較大時(shí)，適宜采用厭氧消化+沼氣發(fā)電的方式，其碳排放較少，所產(chǎn)沼氣穩(wěn)定、純度高、易收集，便于凈化利用，且污泥經(jīng)消化后脫水性能好。如果不適宜建設(shè)厭氧消化設(shè)施，污泥經(jīng)過余熱干化后，可在當(dāng)?shù)氐墓�業(yè)窯爐混燒或焚燒發(fā)電，降低投資和運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)節(jié)省化石燃料而減少碳排放。

污泥量很少時(shí)，濕污泥可不經(jīng)過干化而直接混燒，節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。

當(dāng)上述條件不具備時(shí)，可建設(shè)污泥焚燒爐，采用污泥干化+焚燒發(fā)電的方式。

污水廠可以結(jié)合水量和水質(zhì)情況，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、高效性、低碳性等因素，優(yōu)化現(xiàn)有的污水處理技術(shù)，適當(dāng)引入低能耗工藝，以減少能源和藥劑消耗，從而減少碳排放。

短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、反硝化除磷等新工藝既提高了污染物的去除效率，還節(jié)省投資、降低能耗、減少碳排放。

1、短程硝化-厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化工藝主要建設(shè)在具有板框壓縮脫水能力的污水處理廠，主要作用是處理板框機(jī)壓榨泥餅后產(chǎn)生的濾液。

為保證厭氧氨氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行，往往會將厭氧氨氧化工藝與短程硝化工藝組合為短程硝化-厭氧氨氧化工藝。

與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，該工藝僅需將部分NH4+(-N)氧化為NO2-(-N)，節(jié)省了剩余NH4+(-N)的進(jìn)一步氧化需氧量以及NO2-(-N)轉(zhuǎn)化為NO3-(-N)的深度氧化需氧量，從而可節(jié)約大量因曝氣產(chǎn)生的電耗。

值得一提的是，該工藝以IC為碳源，無需額外投加有機(jī)碳源，可以大幅度降低脫氮成本。此外，該工藝流程的出水會進(jìn)入廠前區(qū)總進(jìn)水，對于后續(xù)污水處理區(qū)域的生產(chǎn)壓力有大幅降低，一定意義上也降低了單噸水處理成本。

2、反硝化除磷

反硝化除磷菌以硝酸鹽作為電子受體，在反硝化的同時(shí)完成吸磷的作用，反硝化除磷工藝就是運(yùn)用這一原理來實(shí)現(xiàn)的，將反硝化與除磷合二為一，同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的目的。

從除磷的過程來看，是將反硝化與除磷這兩個(gè)不同的生物過程利用同一個(gè)細(xì)菌在同一過程中完成。其中聚羥基脂肪酸酯不僅是反硝化除磷菌的碳源，也是能量儲存物質(zhì)，具有雙重的效果。

可以說，該種除磷原理既可以達(dá)到除磷的目的，還能夠節(jié)省碳源，屬于一種可持續(xù)的生活污水除磷技術(shù)。

3、短流程脫氮除磷工藝

浙江永續(xù)環(huán)境工程有限公司的核心技術(shù)是變革百年活性污泥技術(shù)的短流程脫氮除磷工藝（HJDL），可以大大減少污水廠能源的損耗。該工藝以強(qiáng)化生化反應(yīng)為核心，通過投加復(fù)合微生物菌劑和生物增效載體，在高效厭氧，兼氧，好氧微生物孵化器的獨(dú)特造粒功能作用下，全天候、無死角、全時(shí)段的在反應(yīng)池產(chǎn)生具有外部好氧，中部兼氧，內(nèi)部厭氧特殊結(jié)構(gòu)的顆粒化污泥，給微生物構(gòu)造了一個(gè)優(yōu)良的生存環(huán)境、具有新陳代謝速度快及優(yōu)勢菌群富集度高的特點(diǎn)，可大幅提高微生物數(shù)量種群及活性。

HJDL工藝較普通工藝相比，在同一進(jìn)出水指標(biāo)、同一達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)、同一進(jìn)水量的情況下，生化段污泥減量可達(dá)20-40%，相對可減少污泥處理系統(tǒng)負(fù)荷，從源頭處就對污水廠的污泥處理環(huán)節(jié)，進(jìn)行節(jié)能降耗。

并且該工藝運(yùn)營維護(hù)成本低，可節(jié)省97%-100%的碳源(乙酸鈉、甲醇、葡萄糖等)，也節(jié)省了75%-92%的除磷劑，在避免化學(xué)藥劑二次污染的同時(shí)還減少污泥的產(chǎn)生，既節(jié)省了污泥處理環(huán)節(jié)的損耗，還節(jié)省了加藥環(huán)節(jié)的損耗。