一、概述

目前，我国城市污水处理率较低、环境污染压力较大，而现行的处理技术多数面临大量资金投入的难题，迫切需要能耗低、生态型的污水处理技术。但是污水处理费用是一个较突出的问题，要将污水处理达标，对环境的污染降到最低，就必须以最经济实用的方式处理污水，这就涉及到一个污水能耗与功效的问题。下面就花桥污水处理厂的整个污水处理的流程进行能耗分析，提出污水处理厂的节能措施，以供参考。

二、花桥污水处理厂的处理成本分析

对于污水厂而言，其主要成本为能源消耗、药剂消耗、维修费用、大修改造费用、人员费用等。

污水厂成本比例图

(1)污水厂成本组成

1)生产成本组成：能源费用(电费、水费);材料费用(煤、油、药剂);人工费用。

2)制造成本组成：修理费(土建、设备、自控仪表维护检修费);大修及改造费(设施、设备、仪表大修费、固定资产购置费);污泥处置费;物料消耗等其它费用。

3)管理费用：办公费、培训费、保险等。

(2)简单分析及控制重点

1)简单分析：生产成本中油耗、电耗、药剂消耗是生产过程中必须发生的费用，必须在有效控制的前提下，其所占比例越高，企业生产越正常，产生的效益就越大;制造成本在企业可持续发展的基础上，应尽量减少维修、大修和固定资产投入等费用，能使企业的利润最大化;煤费、水费、管理费等是企业运行成本的组成部分，应加以控制、尽量减少，增加企业的利润。

2)控制重点：首先，控制重点应放在生产成本中的能源消耗、药剂消费的控制上，使其在满足工艺运行要求条件下的合理化、最小化，真正达到经济运行是企业的关键;其次，控制重点应放在制造成本中维修、固定资产的购置费用的控制上，如何建立班组、部门有效控制方式，使其必须满足污水厂自身正常运行和长期正常运行要求条件下的减量化、合理化，使污水厂可持续发展也是企业的关键。

三、花桥污水处理厂的能耗分析

污水处理厂的运行重点控制在处理工艺运行过程中的能源消耗上，如何根据具体情况建立能源、药剂消耗成本的有效控制方式，使各种消耗实现最小化，并有利于企业的可持续发展，是污水处理这个新兴产业面临的迫切要求。

(1)花桥污水处理厂的工艺流程

下图示为花桥污水处理厂A2/O处理艺流程。

图2 花桥污水处理厂A²/O处理流程

整个过程从城市管网收集的污水通过粗格栅经过劳动路和竹沙桥泵站的污水提升泵提升后，输送至花桥污水处理厂。再经过细格栅，之后进入沉砂池，对污水进行砂水分离，以上为一级处理(即物理处理)。经过砂水分离的污水进入曝气池，进行厌氧、缺氧、好氧处理，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放，一级处理结束到此为二级处理。二沉池的污泥一部分回流至厌氧池，一部分经过剩余污泥泵输送至脱水机房进行脱水处理，然后由运输工具运往垃圾处理场。

(2)各个处理构筑物的能耗分析

花桥污水处理厂各部分的能耗比例如下图所示：

污水处理厂能耗比例图

从以上图表可以发现，节能的主要潜力在污水提升部分和生化处理阶段的曝气部分、污泥回流部分。因此面对能源价格的上涨和运行费用的缩减，节约能耗的重点主要集中在污水处理厂的二级处理的曝气系统和泵站的水泵机组部分。

1)污水提升泵站的能耗分析

花桥污水处理厂服务范围包括黎托、武广、井圭、环保科技园四大纳污片区，汇水面积99.3平方公里，因此需要用劳动路和竹沙桥提升泵站将远处的污水提升到污水处理厂进行集中处理，这些污水提升泵站不仅要保障所有污水都要集中到污水处理厂，还要适应水量变化的要求，其流量一般很大，输送的路程也较远，再者污水管道一般都埋设较深，泵站需要有很高的扬程，电耗一般占全厂电耗的20% ～30%。

2)格栅和沉砂池的能耗分析

格栅是利用栅条拦截污水中粗大的杂质，污水经过格栅时，由于栅条的阻挡会引起水头损失，这就需要水泵提升污水以增大势能;再者，栅渣的机械粉碎处理也是耗能过程。这两者是格栅处理流程的主要能耗来源。沉砂池用以除去污水中粗大的砂粒以及细小的悬浮物，刮砂刮泥设施以及其后续处理会有一定的能耗，但是这些能耗都不大。

3)厌氧池、缺氧池和好氧池的能耗分析

厌氧池、缺氧池和好氧池中的潜水搅拌器及混合液回流泵将消耗一部分能量。其中好氧池是好氧处理工艺的能耗大户，降低好氧池的能耗就相当于解决了好氧处理工艺流程的能耗问题。常规的好氧池都是用鼓风机向污水中鼓入空气让空气和污水充分混合 ,并保证污水在曝气池里停留4小时以上 ,从而使空气均匀地分布于污水中 ,提高好氧处理的效果。因鼓风机电机的功率大，且要昼夜运行，其能耗约占污水处理厂直接能耗的50%左右。

4)二沉池及其它处理设施的能耗分析

二沉池是处理后的污水进行泥水分离的地方，二沉池的刮渣挡板，出水排泥等装置，二沉池的面积也比较大。分离出来的污泥还要用污泥泵输送到污泥泵房，耗能也很大。

5)污泥处理的能耗分析

污泥处理工艺中的离心脱水设备需要消耗大量的电能，污泥处理单元的能量消耗是相当大的，这些设备的电耗功率都很大。

四、污水处理主要环节的节能途径

(1)污水提升泵站节能途径

污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约。在运行过程中采用转速加台数控制方法，定速泵按平均流量运行，定速运转以满足基本流量的要求;调速泵变速运转以适应流量的变化，流量出现较大波动时以增减运转台数作为补充。但是由于泵的特性曲线高效段范围不是很大，这就决定了对于调速泵也不可能将流量调到任意小，而仍能保持高效。水泵调速方法，可减少集水池水位变化引起的水泵效率下降。同时定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。

(2)曝气设施的节能途径

国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程,他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上,因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。

曝气系统的能耗相当大，为此国家科技支撑计划设立了“A2O工艺城市污水处理厂节能降耗”研究项目。花桥污水处理厂曝气系统采用能耗低的微孔曝气，通过淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法。曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。可通过试验确定曝气系统的各项参数，严格控制曝气量，防止过度曝气而出现DO过高的现象，是节能降耗的一种途径。

(3)污泥处理的节能途径

污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践,但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径:一是污泥厌氧消化气利用,一是污泥焚烧热的利用。

五、污水处理厂其它节能途径

(1)加强职工技能培训，实现班组成本控制

花桥污水处理厂提出要高素质、高技能、高责任心的职工上岗，以岗带面，一岗多能，与此同时狠抓职工的技能培训，每年都针对运行工人进行岗位培训，以提高职工的综合素质。

(2)建立完善的财务监管体系，制定合理的费用计划

财务监管是一套系统的综合性管理工作。首先要建立健全财务监管组织，制定完善的监管工作规章，逐级落实责任，层层到位。财务监管的具体内容有：1.财务监管的组织机构;2.财务监管的计划与制度;3.财务监管的宣传与教育;4.检查;5.超计划指标的报告与处理;6.奖励与处罚。监管的内容简明易懂，便于操作。

(3)超量减排

从上海市环保部门获悉，为了鼓励污水处理厂挖掘减排潜力，上海出台了“超量减排政策”，通过技术改造等措施获得超量减排的污水处理企业可获得可观的经济补贴。环保新政有效调动污水处理企业通过技术改造、提升减排能力的积极性。污水处理厂增加必要的投入，尽可能降低污水处理厂COD(化学需氧量)出水浓度。“超量减排政策”的出台达到了经济、社会、环境效益的三统一，一是通过管理减排，促进COD减排目标的完成，具有明显的社会效益;二是提高了污水处理厂的出厂水质，有利于进一步改善水质，具有明显的环境效益;三是降低了单位污染物去除成本，具有明显的经济效益。

六、结论

污水处理是能源密集(energy intensity)型的综合技术。能否解决耗污水厂的能耗问题，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。所以对污水处理厂进行能耗分析，合理进行能源分配，发挥污水处理厂的巨大节能潜力，提高污水处理厂的经济效益，是保障污水处理厂正常运转的重要措施，同时也有利于缓解社会能源日益紧张的局面。在污水处理厂的运行中，要大胆运用先进的技术实现设备的优化运行，加强管理，实现污水的资源化和再利用，那么污水处理才能逐渐向高效低耗的方向发展，实现其社会效益。

参考文献：

[1] 《排水工程》 张自杰主编，第四版，中国建筑工业出版社.

[2] 《污水处理能耗与能效》[美]W.F.OWEN，章北平、车武译，金儒霖校，能源出版社.

[3] 《城市水工程概论》李圭白、蒋展鹏、范瑾初、龙腾锐主编，中国建筑工业出版社.

[4] 张力，张善发.城市污水处理厂的节能技术对策.上海水务，第19卷2期，2003年：20页.