論提升污水處理質(zhì)量的高效措施及節(jié)能降耗

夏莉娜

(重慶市排水有限公司，重慶 400000)

在提升污水處理質(zhì)量以及節(jié)能降耗的工作進程中，污水處理廠應(yīng)結(jié)合新思路、新思想，參照現(xiàn)有的工藝流程，優(yōu)化各項設(shè)備的運行功率，對污水池內(nèi)部的氧氣含量進行有效管控，同時控制微生物的反應(yīng)效率，從而實現(xiàn)有效的節(jié)能減排功效。

1 我國污水處理現(xiàn)狀

新時期，隨著我國加大環(huán)境保護力度，污水處理廠的污水處理工藝、處理水平也得到了有效提升，但與此同時，隨著我國基礎(chǔ)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)污水以及農(nóng)村污水的含量、成分也發(fā)生了相應(yīng)的變化，污染程度也進一步加劇。當(dāng)前我國城鎮(zhèn)污水中包含大量的重金屬污染物，同時也包含大量無法溶解的微固體顆粒。通過對市場經(jīng)濟的發(fā)展規(guī)律進行分析總結(jié)可以看出，經(jīng)濟發(fā)展初期必然會造成相應(yīng)的水環(huán)境污染，影響人們的身體健康。但是隨著國家、社會對污水處理工作的重視程度不斷提升，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是居民城鎮(zhèn)用水均得到了有效地管控[1]。

近幾年，我國污水處理行業(yè)無論是針對污水還是污泥的處理技術(shù)，通過結(jié)合水再生技術(shù)的使用都取得了較大突破，部分項目已經(jīng)達(dá)到國際先進水準(zhǔn)。隨著改革開放的不斷深入，我國在污水處理行業(yè)也取得了快速的發(fā)展，當(dāng)前污水處理廠結(jié)合了多樣化的處理工藝、處理手段，如氧化法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等多種技術(shù)，使得污水廠的處理效率得到了有效提升。目前，我國污水處理廠除了能夠穩(wěn)定有效地處理有機物，還能夠有效分離污泥中的磷、氮等多種元素，使我國的污水處理事業(yè)上升到一個全新的高度，但是仍然存在很多問題。

2 污水處理廠存在的問題分析

城市污水管網(wǎng)未進行雨污分流，導(dǎo)致暴雨天氣污水處理廠超負(fù)荷運行和污水溢流等情況，比如長江中下游在汛期、洪峰過境時，由于長江水位過高，淹沒箱涵導(dǎo)致江水倒灌等情況，影響進水水質(zhì)，對環(huán)境整治和污水處理的影響較大（可在汛期到來之前，采取對管網(wǎng)各溢流口等易造成污水倒灌的進水口進行封堵，檢查并更換壓力井蓋等措施。污水處理廠密切注意進水顏色和水質(zhì)，并根據(jù)實際運行情況進行工藝調(diào)整等）。

城市污水處理廠的臭氣污染和噪音污染的治理也面臨著較大問題，比如城市污水處理廠的臭氣會影響周邊居民的生活（可對污水處理廠的污水池增設(shè)加蓋除臭，采用生物除臭裝置等進行除臭處理后達(dá)標(biāo)排放等）（現(xiàn)行污水處理廠污泥去向：水泥廠，園林公司，污泥干化等）

此外，雖然污水在經(jīng)過不同工藝的處置管控之后能夠滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在污水處理期間所產(chǎn)生的污泥等相應(yīng)的沉淀物仍然未得到有效妥善地處理[2]。除此之外，當(dāng)前污水處理廠內(nèi)部的除臭裝置也存在缺陷，污水廠內(nèi)部的進水池層、沙池、初沉池等運作系統(tǒng)在運行過程中由于年代久遠(yuǎn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的臭氣，使得現(xiàn)場污水處理管理工作的質(zhì)量和效率難以得到有效提升，同時由于在污水處理過程中產(chǎn)生大量的污染氣體，也給周邊的居民以及操作人員的身體健康帶來威脅。

3 提升污水處理質(zhì)量的高效措施

在實現(xiàn)對污水處理廠的節(jié)能管控過程中，工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對工廠內(nèi)部各種設(shè)備的運行狀況進行分析考量，通過增加潛水推流器、減少曝氣設(shè)備的使用頻次來有效降低設(shè)備的運行損耗，安裝相應(yīng)的變頻設(shè)備也能實現(xiàn)對提升泵的有效管控，同時也能減少電能損耗。此外，控制污水處理廠以及污水池內(nèi)部的溶解氧含量也能夠提高工作效率，在此過程中，工程人員還需要有效控制污泥的濃度，嚴(yán)格管控回流比，并將各項數(shù)值控制在合理范圍內(nèi)。

3.1 根據(jù)氣候、溫度、進水水質(zhì)、水量的變化調(diào)整運行方案

首先在污水廠綜合布局管控方面，工作人員可以考慮對現(xiàn)有污水管道的結(jié)構(gòu)進行改善和優(yōu)化，并根據(jù)氣候情況適當(dāng)調(diào)整污水管道的布局，在前期施工設(shè)計、規(guī)劃過程中，污水廠應(yīng)當(dāng)考量相關(guān)區(qū)域降雨量以及日常污水排放量，合理完成對管道設(shè)施的布置，合理調(diào)整管道布局方案，使污水處理廠在暴雨或突發(fā)性漲水的情況下能夠應(yīng)對污水處理工作的實際需求。同時，污水處理廠內(nèi)部還應(yīng)做好防洪防汛的措施，避免污水在暴雨天氣由于漲水逸散到周邊環(huán)境中[3]。

3.2 采用新型高效沉淀池，提高處理效果

可結(jié)合A/A/O生物反應(yīng)池，增加碳源投加使總氮達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)；后續(xù)采用高效沉淀池加V型濾池過濾的深度處理工藝，使處理后的污水經(jīng)加氯消毒的出水水質(zhì)能達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)后再進行排放。

3.3 活性污泥法

活性污泥法最早起源于上個世紀(jì)初始階段，但是由于該項技術(shù)工藝具備繁瑣的人工操作管理步驟，因此活性污泥法在過去的污水處理工作中并沒有得到有效推廣和使用。結(jié)合活性污泥法需要實現(xiàn)對污水的進水、曝氣、沉淀以及將產(chǎn)生的水集中在一個池子內(nèi)進行統(tǒng)一管控，但是隨著當(dāng)前基礎(chǔ)工藝技術(shù)的發(fā)展革新，加上各種新型設(shè)備的不斷投入使用，當(dāng)前的活性污泥處理法操作工藝也更加簡單和方便，只需要結(jié)合一個反應(yīng)池即可完成相應(yīng)的處理管控，不需要通過傳統(tǒng)的二層池、回流池以及相應(yīng)的處理設(shè)備，其運作方式較為靈活多變[4]。但是在每個反應(yīng)池內(nèi)部都需要設(shè)置相應(yīng)的曝氣裝置以及輸水管控系統(tǒng)。但利用結(jié)合活性污泥法處理相應(yīng)的污水也存在一定的局限性，比如反應(yīng)池的容量利用率相對較低，因此結(jié)合活性污泥法只適用于規(guī)模相對較小的污水處理工作。在當(dāng)前城市污水處理管控工作中，結(jié)合活性污泥法的使用相對較為常見，污水處理廠應(yīng)當(dāng)考量城市區(qū)域每天所產(chǎn)生的污水量來選取特定的處理工藝，以提高污水處理質(zhì)量和效率。

3.4 污水生物學(xué)處理

顧名思義，污水生物學(xué)處理主要是利用微生物所產(chǎn)生的一系列反應(yīng)，實現(xiàn)對污水內(nèi)部的有機物進行必要的氧化分解處理，進而達(dá)到對污水處理管控的目的。其整個過程需要借助相應(yīng)的細(xì)菌、微生物通過微生物內(nèi)部所產(chǎn)生的酶對外在物質(zhì)進行氧化、還原、合成等多樣化的生化反應(yīng)，將污水中原本很難去除的有機沉淀物轉(zhuǎn)換為微生物自身的物質(zhì)。此外，也可將部分有機物進行氧化分解，轉(zhuǎn)化為氣體或水等無機物融入到污水中，從而使污水內(nèi)部的污染物質(zhì)能夠得到快速有效地降解。結(jié)合污水生物學(xué)處理法的使用在當(dāng)今污水處理行業(yè)相對較為常見，此類結(jié)合技術(shù)能夠減少對污水的二次污染，但是污水的處理成本卻相對較高。

3.5 氧化溝法

氧化溝法相對較為簡單，同時，對其實施相應(yīng)的管控也較為便捷，因此在市場內(nèi)部結(jié)合氧化溝法的使用也相對較為普遍。當(dāng)前氧化溝法逐漸成為污水處理廠的熱門工藝，結(jié)合此方法主要是將表面曝氣轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)刷曝氣，并借助定向化的處理管控工作，實現(xiàn)對污水內(nèi)部脫磷脫氮的處理管控效果。但是在此過程中，工程人員需要將氧化溝進水模式進行多樣化管控設(shè)置，以抵抗暴雨流量等多樣化的沖擊，但是部分城市通常采取合流制排水系統(tǒng)來實現(xiàn)對污水更加方便地處理。

4 污水處理廠的能耗分析

我國污水處理廠使用了大量的機械設(shè)備，其中必然要面臨相應(yīng)的能耗管控問題。在城市污水處理過程中所產(chǎn)生的能耗包含對污水、污泥在提升及運輸期間所消耗的電能，在生物處理方面進行供氧所消耗的能量，同時在污水、污泥等處理工藝過程中也會發(fā)生相應(yīng)的能源損耗，此外，不同的污水處理廠在運行期間也會產(chǎn)生不同的電力損耗。因此，污水處理廠需要根據(jù)污水的規(guī)模特性、污染程度、處理工藝、處理模式來有效管控污水處理過程中所需的能耗。

5 污水處理廠節(jié)能降耗措施

5.1 降低電耗、水耗、藥耗

污水處理廠應(yīng)結(jié)合城市管網(wǎng)水位、居民用水時間段、進水集水井內(nèi)液位高度等情況來調(diào)整水泵的運行臺數(shù)或調(diào)整變頻泵的頻率，以保持水泵的穩(wěn)定運行，從而節(jié)省電能。所有電器設(shè)備都要采用節(jié)能產(chǎn)品，如太陽能燈等；在進行廠區(qū)綠化、設(shè)備冷卻等時，可以采用污水處理后的尾水；通過采用新型無功補償裝置，提高功率因數(shù)；采用尾水發(fā)電工藝，減少廠區(qū)的用電量；根據(jù)實際的運行使用效果，選擇合適的藥劑；根據(jù)水質(zhì)情況選擇藥劑的投加量。

為了有效減少在污水處理工作中所需要額外注入的氧氣含量，在進行進水指標(biāo)比設(shè)計管理時需要適當(dāng)?shù)靥岣呦鄳?yīng)的設(shè)計值，盡可能地使污水池內(nèi)部的氧氣含量略高于設(shè)計值[5]。在一般情況下，氧化溝工藝中使用的曝氣設(shè)備通常具備較高的轉(zhuǎn)刷功率，能夠?qū)⑽鬯M行充氧攪拌處理。由于在污水處理進程中隨著微生物的不斷發(fā)酵，污水處理工作對氧氣含量的要求也會逐漸降低，與此同時，在此期間污水池中的氧氣含量也會進一步減少，曝氣設(shè)備的運行時間也需要適當(dāng)減少。然而在此過程中不可避免地會導(dǎo)致推流攪拌功能出現(xiàn)相應(yīng)的不足，從而在污水處理時，池底內(nèi)部會造成相應(yīng)的污泥堆積。為了有效避免池底堆積相應(yīng)的污泥則需要開啟更多的曝氣設(shè)備，但是與此同時也會導(dǎo)致污水池內(nèi)部的氧氣濃度進一步提高，從而降低污水處理的品質(zhì)，進而造成相應(yīng)的浪費。若污水池內(nèi)部的氧氣濃度在處理過程中沒有參考具體的處理狀況來進行設(shè)置則會影響處理效果。為了有效解決此類問題，污水處理廠可以適當(dāng)增加相應(yīng)的潛水推流器來代替此過程中轉(zhuǎn)刷曝氣設(shè)備的使用，將轉(zhuǎn)刷爆氣設(shè)備的使用頻次適當(dāng)降低。在此期間，工程人員也需要有效管控單臺潛水推流器的功率，將其總功率控制在合理的范圍內(nèi)。

5.2 污水提升泵安裝變頻器

通過以上的分析總結(jié)可以看出，在污水處理工作中對污泥、污水的提升處理往往會消耗大量的電力，水泵的運行通常是結(jié)合恒定的交流電動機，在此期間工程人員可以通過調(diào)節(jié)閥門或擋板來控制水泵的流量，在此過程中勢必會導(dǎo)致電機的電力運行浪費，如果在此過程中適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合調(diào)頻變頻技術(shù)，可以有效調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，并取消傳統(tǒng)的擋板或閥門，以達(dá)到良好的節(jié)能管控效果。具體來說，污水處理廠需要在現(xiàn)有的提升泵內(nèi)部安裝相應(yīng)的變頻設(shè)備，在需要控制進水量時，可以選擇調(diào)節(jié)變頻器，以此來實現(xiàn)對電機運行功率的有效管控，確保泵房內(nèi)部的液面、液位不會發(fā)生頻繁地改變，同時可以確保泵房在較高的液位上能夠穩(wěn)定有效地運行，并減少水泵的揚程，最終達(dá)到節(jié)能管控的目的，使得液位得到持續(xù)穩(wěn)定地改善。通過相關(guān)數(shù)據(jù)研究表明，在提升泵內(nèi)安裝相應(yīng)的變頻器能夠有效節(jié)約15%左右的電能。

5.3 控制溶解氧

當(dāng)前大部分污水處理廠在對污水進行處理管控的過程中，通常會結(jié)合生物反應(yīng)法來對污水池進行定向化處理，但是在此期間可能會出現(xiàn)過度曝氣的狀況，從而導(dǎo)致相應(yīng)的能源浪費。除此之外過度曝氣還會導(dǎo)致水池內(nèi)部的污泥沉降性受到相應(yīng)地影響。由于在氧化溝運行期間需要有效控制內(nèi)部的溶解氧含量，工程人員需要參考氧化溝在運行過程中各個時段的溶解氧含量，以此來實現(xiàn)對設(shè)備的有效調(diào)節(jié)，將其內(nèi)部的氧氣含量控制在合理水平；其次，二層池的泥水分離也需要保持良好的狀態(tài)，在該過程中可以結(jié)合相應(yīng)的推流攪拌器進行靈活多變的轉(zhuǎn)刷調(diào)整。而為了達(dá)到相應(yīng)的節(jié)能管控效果，工程人員需要將D0（溶解氧）值設(shè)置在適當(dāng)范圍內(nèi)，而且不同區(qū)域、不同深度的D0值也存在一定的差異，因此，工作人員需要結(jié)合多點測量，并借助算術(shù)平均值來實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)值的有效管控。通過數(shù)據(jù)表明，隨著二層池內(nèi)的充氧量進一步降低，其內(nèi)部的活性污泥將會轉(zhuǎn)變?yōu)榛液稚?，但是所凈化的水質(zhì)卻沒有得到大幅度地改善。因此，D0值并不能夠?qū)崿F(xiàn)對污水中COD去除的管控，只是對污水池內(nèi)部的氨氮元素產(chǎn)生相應(yīng)的影響，從而可以通過有效地降低D0含量來達(dá)到節(jié)能管控的效果。

5.4 合理控制污泥的濃度

通常情況下，在對污水、污泥進行處理管控的過程中，工程人員需要有效管控整個處理活動期間的外部環(huán)境溫度。一般情況下，如果環(huán)境溫度的溫差在5 ℃左右時，微生物的代謝速度就會受到相應(yīng)地影響。因此，相關(guān)工作人員可以根據(jù)此類特征，在不同時期、不同季節(jié)采取不同的水溫控制策略，以此來提高微生物的新陳代謝速度，減少在處理污泥、污水過程中所消耗的能量，具體來說，是將進水溫度控制在22～25 ℃內(nèi)相對較為適宜，工作人員可以借此來有效管控污水池內(nèi)部的固體顆粒含量，同時也有利于在轉(zhuǎn)刷開啟階段獲得較高的DO，避免二層池內(nèi)部出現(xiàn)厭氧的狀況。除此之外，在此過程中提高相應(yīng)的DO也能夠有效抵消硝化反應(yīng)，避免二層池在厭氧環(huán)境中通過化學(xué)反應(yīng)而釋放出相應(yīng)的氮氣，并將池底的污泥帶出，從而影響凈化水的品質(zhì)。除此之外，工作人員還需要根據(jù)不同的季節(jié)，合理地調(diào)整污泥濃度，將曝氣池出口的DO值控制在合理的管控水平，從而減少轉(zhuǎn)刷的運行時間，節(jié)約相應(yīng)的電能。

5.5 嚴(yán)格控制回流比

通過相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出，污水處理廠控制相應(yīng)的污泥回流比能夠有效提高對污水、污泥處理的質(zhì)量和效率，同時還能夠減少相應(yīng)的電力損耗。具體來說，由于在進水過程中污水中的無機物含量相對較高，就難免會出現(xiàn)二層池相應(yīng)的桶堵塞的狀況，在此過程中回流泵在運行期間其二層池橋?qū)o法正常穩(wěn)定地運作。針對這一現(xiàn)象，工作人員需要分析污泥在二層池內(nèi)不同時間段所具備的沉降曲線，并對泥桶高度進行科學(xué)合理地設(shè)置，以確?；亓鞅迷谶\行過程中不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，從而保證污泥出泥過程能夠正常，以此保證相應(yīng)的回流比能夠控制在70%～75左右，即工廠內(nèi)部在對污水污泥的回流比進行設(shè)計時不應(yīng)當(dāng)設(shè)置為100%，否則會消耗相應(yīng)的電力，并且還不能夠取得更好的處理效果。另外，從工藝流程出發(fā)，減少相應(yīng)的污泥回流比之后可以適當(dāng)降低回流量，也可以保證出水品質(zhì)得到提升，并減少水質(zhì)內(nèi)部的污泥含量。由于在回流比得到有效控制降低之后，在各個期間、各個時間段的水力停留時間也得到了相應(yīng)的延長，使得水池內(nèi)部的硝化以及反硝化反應(yīng)能夠有效地進行，從而有利于污水處理廠實現(xiàn)脫氮處理，同時也能夠有效管控二層池內(nèi)部磷的釋放量，以此減少回流量，控制二層池內(nèi)部的固體負(fù)荷，將其管控在合理的數(shù)值范圍內(nèi)，以此來提高污泥與污水的分離效果，最終改善出水品質(zhì)。除此之外，提高相應(yīng)的回流污泥濃度也能夠使回流泵在輸送污泥的過程中進一步降低對其內(nèi)部微生物的損害，確保在后續(xù)對污泥進行處理管控時，能夠提高相應(yīng)的處理效率，同時回流污泥和剩余污泥的濃度得到有效地提升也能夠減少回流泵的工作負(fù)荷，提高工作效率，使得各項出水指標(biāo)能夠滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并且節(jié)約相應(yīng)的電能。

6 結(jié)語

總體來說，污水處理廠在提升污水處理品質(zhì)以及實現(xiàn)節(jié)能降耗的過程中需要進行多維度、多方向的思考，優(yōu)化現(xiàn)有的處理工藝、處理流程，并結(jié)合全新的視角審視當(dāng)前污水處理工作的實際需求，革新相應(yīng)的處理技術(shù)，使得相關(guān)處理工作能夠穩(wěn)定有效地進行，從而有效提高污水處理的品質(zhì)和效率，減少能耗。