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2022
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07
城市污水厂经典工艺流程介绍及各单元能耗分析！
一、现代污水处理流程
现代污水处理技术.按处理程度划分可分为一级处理、二级处理和三级处理。
一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求，经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准，一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD、氨氮、COD、TN等)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准.。
三级处理：进一步处理难降解的有机物，氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等，主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
整个过程为通过粗格栅的原污水经过污水提升泵提升后，经过格栅或者筛率器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理（即物理处理）；初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法（其中活性污泥法的反应器有曝气池、氧化沟等，生物膜法包括生物膜池、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床。），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或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理。
三级处理：包括生物除磷法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法，二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。
二、各个处理构筑物的能耗分析
① 污水提升泵房
进入污水处理厂的污水经过粗格栅进入污水提升泵房，之后被污水泵提升至沉砂池的前池，水泵运行要消耗大量的能量，占污水厂运行总能耗相当大的比例，这与污水流量和要提升的扬程有关。
② 沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，沉砂池一般设于泵站和倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵管道的磨损，也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。
沉砂池中需要能量供应的主要是砂水分离器和吸砂机，以及曝气沉砂池的曝气系统，多尔沉砂池和钟式沉砂池的动力系统。
③ 初次沉淀池
初次沉淀池是污水处理厂的一级处理主体构筑物，或作为污水处理厂的二级预处理构筑物设在生物处理构筑物前，处理的对象是SS和部分BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷，初沉池包括平流沉淀池、辐流沉淀池和竖流沉淀池。
初沉池的主要能耗设备是排泥装置，比如链带式刮泥机、刮泥撇渣机和吸泥泵等，但由于排泥周期的影响，初沉池的能耗是比较低。
④ 生物处理构筑物
污水生物处理单元过程耗能量要占污水厂直接能耗相当大的比例，它和污泥处理的单元过程耗能量之和占污水厂直接能耗的60%以上，活性污泥法的曝气系统的曝气要消耗大量的电能，其基本上是连续运行且功率较大，否则达不到较好的曝气效果，处理效果也不好。氧化沟处理工艺安装的曝气机也是能耗很大的设备，生物膜法处理设备和活性污泥法相比能耗较低，但目前应用较少，是以后需要大力推广的处理工艺。
⑤ 二次沉淀池
二次沉淀池的能耗主要是在污泥的抽吸和污水表面漂浮物的去除上，能耗比较低。
⑥ 污泥处理
污泥处理工艺中的浓缩池污泥脱水、干燥都要消耗大量的电能，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。
三、针对各个处理构筑物的节能途径
① 污水提升泵房
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，正确科学的选泵，让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率也是有效的办法，定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。
② 沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池。采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗。
③ 初次沉淀池
初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
④ 生物处理构筑物
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，节能应选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手，他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能，也包括解决运转的工艺问题，还包括污水厂产物中的能量回收。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗，如MABR工艺，提高氧气利用效率，实现同步硝化反硝化，生物链完整，产泥量少，不仅可以降低电耗，也可以大幅减少碳源投加。
⑤ 二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
⑥ 污泥处理
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。
四、结论
污水处理是能源密集型的综合技术，一段时期以来，能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设，建成的一些处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态，在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈，能否解决好污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。
能耗是否较低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。
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