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隨著越來越嚴格的污水排放要求，對污水處理廠來說，不合規的上游排放，導致頻繁的沖擊負荷，要想可持續運行是一個巨大的挑戰。滿足日益嚴格的排放要求，并同時實現節能降耗是關鍵所在。
污水處理廠的能耗占污水處理廠運行維護成本的30%--80%，過高的能耗嚴重阻礙了我國城鎮污水處理廠的建設和管理，致使許多中小型污水處理廠難以正常運行，因此降低能耗是污水處理廠未來發展的必由之路。
城鎮污水處理廠其能耗大致可分為污水提升泵、曝氣系統、機械攪拌、污泥回流泵，污泥脫水的電耗以及污泥消化投加的熱能等，同時還包括絮凝劑、外加碳源、氯氣、活性炭等一系列外加耗材生產過程所需的能量。因此，中小型污水處理廠節能降耗要具備以下具體措施：
1.污水提升系統節能
污水提升泵是污水提升系統的主要耗能設備。據報道，可通過減小污水提升高度的設計措施（如：采取管道淹沒出流，改變出水方式降低水頭損失，控制跌水高度等技術），以減小出口處水頭損失，可有效降低污水提升高度，節約能耗；在運行管理上，通過水泵電機調速運行，擴大水泵的有效工作范圍，可解決水泵效率低下的問題。
2.污水預處理節能
污水預處理系統包括格柵、沉砂池和初次沉淀池，用來截留污水中較粗大漂浮物和比重較大的懸浮物，以保證后續污水處理設施的正常運行，其中格柵的節能空間較少。
沉砂池用于去除污水中的泥沙等無機顆粒，常用的沉砂池主要有曝氣沉砂池、平流式沉砂池、旋流沉砂池等，其中，曝氣沉砂池因含曝氣設備而能耗較高，平流式和旋流式則能耗相對較低。因此，在污水BOD濃度不太高的情況下，應盡量采用平流式和旋流式沉砂池來降低能耗。
常用的初次沉淀池主要有平流、輻流和豎流三種，其中平流式沉淀池能耗最低，其次為輻流沉淀池，豎流沉淀池能耗最高，盡量選用低能耗的平流式或輻流式沉淀池。
3.污水處理廠曝氣池的設計
在城市污水處理廠的設備中，曝氣池作為活性污泥的主要環節，是城市污水處理過程中能耗消耗最大的，也是污水處理能效節約最為明顯的環節。因此，在城市污水設計的過程中需要從以下幾個方面做起：
合理選擇曝氣設備
城市污水處理廠曝氣系統主要有鼓風曝氣、機械曝氣兩種，在曝氣設備選擇的時候，要按照污水處理工藝、所處理污水規模、污水狀況等作出科學的選擇。當前在城市污水處理的過程中，使用最多的是微孔曝氣盤，在曝氣設計的過程要注重定期進行冷凝水的排放，以避免因為空氣管線積水而造成的空氣管線阻力的增加。
準確計算曝氣量
在城市污水曝氣量計算的時候，要按照污水處理工藝、污水進水量、污水水質等要求，做好污水溶解氧水平的傳氧效率等因素的分析，而并非是單一的使用汽水比做出估算。在這個過程中也有使用汽水比12∶1這個經驗數據來計算出城市污水處理所需的曝氣量。
應用風量調節技術
在城市污水曝氣過程節能措施的研究中，最為重要的舉措是調整風量的技術。鼓風曝氣系統的控制參數作為混合液的溶解氧濃度，傳統活性污泥工藝的值多數在2mg/L左右。鼓風曝氣系統的控制參數是混合液，同混合液的污泥濃度有直接的關系。
而城市污水處理的MBR工藝的曝氣池混合液濃度能夠穩定在10mg/L左右，因此，需要將這一濃度建議控制DO值在3mg/L上下。城市污水處理的懸浮填料工藝的DO值大部分控制在5mg/L左右。過高的DO值則要求消耗更多的空氣，來降低污水處理時的曝氣效率，造成能源浪費問題的出現。
4.污泥處理的節能減排設計
污泥處理中的節能減排設計要依照系統能耗分配關系具體設置。人員要依照污泥脫水系統狀況合理選取絮凝劑，一般絮凝劑質量越好，節能效果越高。人員要選取低能耗、高效率設備，定期對設備進行檢查，保證設備操作的規范性、安全性、科學性，降低可能出現的設備損耗，從而減少運行費用。
5.其他節能減排設計
（1）合理回用中水，減少水耗支出。
（2）降低生產能耗，提高運行收益。
（3）使用生物除磷代替藥劑除磷，減少藥劑除磷過程中造成的環境污染，提升污泥處理效果。
綜上所述，在對污水處理廠節能減排實現途徑進行優化的過程中，人員要對各項資源進行合理配置，引入高性能設備，加大可再生能源利用質量，從而保證處理操作的環保性、高效性。