污水处理低碳运行策略

摘要 ：污水处理工艺属于能量密集型技术，而建立节约型社会则要求污水处理尽可能在工艺上做到低碳节能，同时又能够保证设施的处理效率。本文对污水低碳运行的策略进行了简要的分析，并介绍了降低污水处理能耗，提高污水处理效率的方法。
关键词 ：污水处理节能减排低碳运行效率
污水处理是我国一项重要的环保举措，然而污水处理工艺对电能的消耗却制约了其在我国的推广，污水处理的低碳运行策略能够很好的解决这一问题，有效地促进我国社会的可持续发展。
一、污水处理低碳运行的意义
目前我国城市污水的产量十分巨大，并且还有不断上升的趋势。而城市的污水处理行业属于高耗能行业，在这个大力倡导低碳节能的社会当中，其能耗是不能忽视的重要问题。目前，我国的城市污水处理主要采用生化处理的工艺，污水的生化处理不仅耗电量较大，而且还会消耗的大量的燃料和药剂。为了响应国家关于建设节约型社会的号召，对污水处理行业进行节能改革势在必行。
传统的污水生化处理的工艺是利用微生物的生命活动对污水中的有机物加以利用，达到降低水体COD与BOD的目的。但是这种处理方式会直接或间接的向外界排放CO2等可导致温室效应的气体，这与污水处理希望达到的环保目标是背道而驰的。因此，改变传统的污水处理工艺，实行污水处理低碳运行策略，才是实现可持续发展的有效措施。
污水处理的低碳运行策略不仅包括减少污水处理过程中的碳排放量，更重要的是降低污水处理的能耗，从源头上做到低碳节能，以达到保护环境的目的。同时，降低污水处理过程中的能源消耗还有利于降低污水处理的成本，到达为国家和民众节约资金的效果。
二、污水处理的低碳运行策略
1.降低污水处理各环节的能耗
污水处理过程的能耗主要体现在对电能的消耗上面。目前污水处理工艺流程中对电能消耗较大的几个环节分别是：预处理前期对污水的提升、生化处理环节的曝气等过程、污泥的浓缩和脱水过程以及污泥和混合液的回流过程。在众多环节中，生化处理过程和污泥的脱水浓缩过程的耗电量占到了全部工艺流程耗电量的60％~90％之多。因此，想要实现污水处理的低碳运行，便要从这两个环节入手，对其工艺方法加以改进，切实的降低污水处理的能耗，达到节能减排的效果。
在污水处理流程中，各个环节往往按照预定的参数运行。而在实际的处理过程中，污水的流量和水质却是在时刻变化的，这就导致了在污水处理的过程经常伴随着能量的浪费以及出水水质不达标的现象。想要改变这一现状，就需要对进水的水质与水量进行实时监测，并以此为依据调节污水处理装置的运行参数，使装置的运行状态恰好符合进水的需要。在这一方面，若能将目前被广泛采用的在线检测技术与数学建模技术相结合，将会取得良好的收效。
2.剩余污泥的资源化
剩余污泥是污水生化处理过程的副产物之一，虽然它已经被认定为一种潜在的绿色能源，但是目前国内处理剩余污泥的办法基本上还停留在脱水浓缩、加药固定与高温处理的阶段。实际上，只要能够解决剩余污泥的二次污染问题，便能够变废为宝，使剩余污泥能够成为良好的能源物质。
3.减少外加剂的使用
污水的处理过程不只是单纯消耗大量的电力，在改善污水的化学构成时添加的外加剂实际上也是一种间接的能源消耗。因此，想要降低污水处理过程中的能耗，应该从降低电力消耗和减少外加剂的使用这两方面同时入手。实际上，相比于降低污水处理过程中对电能的消耗，减少外加剂的使用有着十分简单的办法。通常情况下，城市的生活污水和养殖场废水所含的有机物浓度较高，而工业污水的有机物含量相对偏低，若将两种污水按照比例进行混合，便可减少甚至省略人工碳源的加入。同样，不同工业废水的PH值也不尽相同，如果将两种或多种PH值各异的污水以合理的配比进行混合，便可以节省大量调节污水PH值的外加剂。同时，在对污水进行脱氮除磷处理时，应尽可能选用生物方法而非化学方式，不仅可以降低成本，还能够提高污水脱氮除磷的效果。
三、污水处理各个环节的改进方案
在对污水处理的环节进行改进时，不能一味的追求低能耗与低排放，同时也应该尽可能的保证，甚至是提高污水处理设施的运行效率，达到既实现污水处理的低碳运行、又提高污水处理设施运行效率的目的。
1.沉砂池与初沉池的改进措施
污水进入处理厂内部时，首先要流经沉砂池与初沉池，并由此开始污水的预处理阶段。污水预处理阶段的耗能只占到了全部处理流程的一小部分，但是污水预处理效果的好坏将会直接关系着后期处理过程能否顺利进行。因此，应根据污水厂进水的具体状况来决定是否在沉砂池之后设立初沉池。当进水的有机质含量较高时，初沉池能够有效的降低污水的有机负荷，但当进水的有机物浓度较低时，则应省略初沉池，避免其对污水的有机负荷造成过大的消减，影响到后期的生化处理过程，保证污水处理设施的运行效率。
2.生化处理过程的改进措施
(1)供氧设备的改进
目前我国大部分污水处理厂均采用好氧微生物对污水进行处理，好氧菌对污水的净化能力强，能够有效地降低出水的COD~BOD。但好氧菌的正常生命互动离不开氧气的支持，因此，在污水的生化处理阶段，曝气装置是必不可少的。
曝气装置的能量消耗在污水处理全过程能量消耗中占有的很大比重，因此，降低曝气装置的能耗，同时提高其运行效率，对于减少污水处理过程的耗电量，提升污水处理设施的运行效率有着重要的意义。
传统的曝气装置由于考虑到对污水的推流作用而设计成单边布置的结构，然而经过长期的实践经验发现，曝气装置对推流的促进作用十分有限，而单边曝气又很容易造成污水中氧气分布的不均衡，影响污水的处理效果。因此，在曝气池内部进行全面的曝气，才是提高污水净化效率的最佳选择。而微孔曝气法不仅可以在曝气池当中形成均匀的气泡，并且产生的气泡体积较小，具有更大的比表面积，增加了气体与污水的接触面，能够进一步加快氧的转移，提高充氧效率，所以能够有效地节约曝气过程的用电量，且对提高设备的运行效率有着促进的作用。同时，选用合适的鼓风机也能够在一定程度上达到节能的效果。
(2)外加剂投放系统的改进
生化处理过程是利用反应池内部微生物的生命活动过程，对污水中的各种有机质进行分解利用，最终达到降低污水中COD、BOD及各类污染物质含量，净化水质的目的。而微生物的生命活动离不开各种营养物质的供给，如果污水内部的有机质含量不足，便需要通过人工投加碳源的方式向微生物提供其生命活动必须的物质，以维持微生物的活性及种群数量。而想要减少碳源的投加，便需要对污水的处理过程加以合理规划。当进水的有机质含量较低时，需要尽可能减少预处理过程对污水有机负荷的消耗，如，减少预处理阶段的曝气量、延长初沉池的排泥时间等。
3.污泥处理环节的改进措施
剩余污泥的处理一直是污水处理过程中耗能较大的一个阶段。通常污水厂会对污泥进行脱水浓缩后再进行加药固定，或者直接进行高温处理，但是如此操作不仅造成了对剩余污泥这种潜在资源的浪费，也提高了污水处理厂的运行成本。因此，污泥的资源化才是解决剩余污泥处理难题、保证处理设施运行效率的根本。
总结：
对污水处理工艺实行低碳化运行改造，很好的解决了污水处理过程高能耗的问题，是进一步推动我国社会可持续发展的重要举措。