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随着越来越严格的污水排放要求，对污水处理厂来说，不合规的上游排放，导致频繁的冲击负荷，要想可持续运行是一个巨大的挑战。满足日益严格的排放要求，并同时实现节能降耗是关键所在。
污水处理厂的能耗占污水处理厂运行维护成本的30%--80%，过高的能耗严重阻碍了我国城镇污水处理厂的建设和管理，致使许多中小型污水处理厂难以正常运行，因此降低能耗是污水处理厂未来发展的必由之路。
城镇污水处理厂其能耗大致可分为污水提升泵、曝气系统、机械搅拌、污泥回流泵，污泥脱水的电耗以及污泥消化投加的热能等，同时还包括絮凝剂、外加碳源、氯气、活性炭等一系列外加耗材生产过程所需的能量。因此，中小型污水处理厂节能降耗要具备以下具体措施：
1.污水提升系统节能
污水提升泵是污水提升系统的主要耗能设备。据报道，可通过减小污水提升高度的设计措施（如：采取管道淹没出流，改变出水方式降低水头损失，控制跌水高度等技术），以减小出口处水头损失，可有效降低污水提升高度，节约能耗；在运行管理上，通过水泵电机调速运行，扩大水泵的有效工作范围，可解决水泵效率低下的问题。
2.污水预处理节能
污水预处理系统包括格栅、沉砂池和初次沉淀池，用来截留污水中较粗大漂浮物和比重较大的悬浮物，以保证后续污水处理设施的正常运行，其中格栅的节能空间较少。
沉砂池用于去除污水中的泥沙等无机颗粒，常用的沉砂池主要有曝气沉砂池、平流式沉砂池、旋流沉砂池等，其中，曝气沉砂池因含曝气设备而能耗较高，平流式和旋流式则能耗相对较低。因此，在污水BOD浓度不太高的情况下，应尽量采用平流式和旋流式沉砂池来降低能耗。
常用的初次沉淀池主要有平流、辐流和竖流三种，其中平流式沉淀池能耗最低，其次为辐流沉淀池，竖流沉淀池能耗最高，尽量选用低能耗的平流式或辐流式沉淀池。
3.污水处理厂曝气池的设计
在城市污水处理厂的设备中，曝气池作为活性污泥的主要环节，是城市污水处理过程中能耗消耗最大的，也是污水处理能效节约最为明显的环节。因此，在城市污水设计的过程中需要从以下几个方面做起：
合理选择曝气设备
城市污水处理厂曝气系统主要有鼓风曝气、机械曝气两种，在曝气设备选择的时候，要按照污水处理工艺、所处理污水规模、污水状况等作出科学的选择。当前在城市污水处理的过程中，使用最多的是微孔曝气盘，在曝气设计的过程要注重定期进行冷凝水的排放，以避免因为空气管线积水而造成的空气管线阻力的增加。
准确计算曝气量
在城市污水曝气量计算的时候，要按照污水处理工艺、污水进水量、污水水质等要求，做好污水溶解氧水平的传氧效率等因素的分析，而并非是单一的使用汽水比做出估算。在这个过程中也有使用汽水比12∶1这个经验数据来计算出城市污水处理所需的曝气量。
应用风量调节技术
在城市污水曝气过程节能措施的研究中，最为重要的举措是调整风量的技术。鼓风曝气系统的控制参数作为混合液的溶解氧浓度，传统活性污泥工艺的值多数在2mg/L左右。鼓风曝气系统的控制参数是混合液，同混合液的污泥浓度有直接的关系。
而城市污水处理的MBR工艺的曝气池混合液浓度能够稳定在10mg/L左右，因此，需要将这一浓度建议控制DO值在3mg/L上下。城市污水处理的悬浮填料工艺的DO值大部分控制在5mg/L左右。过高的DO值则要求消耗更多的空气，来降低污水处理时的曝气效率，造成能源浪费问题的出现。
4.污泥处理的节能减排设计
污泥处理中的节能减排设计要依照系统能耗分配关系具体设置。人员要依照污泥脱水系统状况合理选取絮凝剂，一般絮凝剂质量越好，节能效果越高。人员要选取低能耗、高效率设备，定期对设备进行检查，保证设备操作的规范性、安全性、科学性，降低可能出现的设备损耗，从而减少运行费用。
5.其他节能减排设计
（1）合理回用中水，减少水耗支出。
（2）降低生产能耗，提高运行收益。
（3）使用生物除磷代替药剂除磷，减少药剂除磷过程中造成的环境污染，提升污泥处理效果。
综上所述，在对污水处理厂节能减排实现途径进行优化的过程中，人员要对各项资源进行合理配置，引入高性能设备，加大可再生能源利用质量，从而保证处理操作的环保性、高效性。