污水处理中技术创新与节能降耗研究

污水的来源较为广泛，如生活、工厂等，需要依靠污水处理技术进行处理，既要保障污水处理的效率，又要起到节能降耗作用，保障污水处理措施的有效性。污水对环境的影响较大，需要采用绿色化的处理技术，对污染源进行彻底处理，避免污染源对环境造成破坏，导致污水处理过程失去作用。
1、污水处理中技术创新和节能降耗的重要性
污水对环境的影响较大，需要确保处理技术的创新性，对传统的污水处理过程进行完善，注重新技术的运用，保障污水处理能够顺利进行。城市的日均污水总量一般在百万吨以上，应具有较高的处理效率，否则将无法对污水进行全面处理，造成污水发生累积，导致污水处理无法形成有效循环。因此，提高污水处理的效率非常重要，需要对污水处理的前沿方向展开分析，选择适合于污水处理的技术，使污水处理的效率和质量相兼顾，保障污水能够处理到位，将对环境的影响控制在较低水平。此外，污水处理过程中会消耗大量的电能，需要大量的经费投入，不利于成本效益的控制。因此，需要做好设备改进工作，采用节能降耗措施，在生产技术层面进行优化，使污水处理具有节能的特点，加强对污水处理的节能管理。
2、污水处理中创新技术应用
2.1底层疏浚技术
污水处理过程中，需要做好底泥梳理工作，避免底泥发生大量的沉积，降低污泥对水质的影响。底泥中存在着大量的微生物，容易导致水体产生发臭现象，对污水治理环境造成影响。而且，底泥中含有的盐、磷含量较高，为微生物提供繁衍的环境，引起水体发臭现象进一步加剧。通过底层疏浚技术，可以使污泥沉降到底层，将污水与污泥进行分离，降低污泥对水质的影响。同时，能够实现底泥的大范围清理，使底泥能够从污水环境中滤除，使污水得到一定程度的净化。底泥处理是污水处理的重要环节，需要做好疏浚深度的控制，确保底泥的治理范围，提高对底泥影响的控制效果。底层疏浚过程中，需要注重藻类的应用，借助底泥中的盐、磷环境，提高藻类的营养所需，通过藻类对水质进行改善。
2.2截污分流技术
污水处理过程中，需要采用截污分流技术，增强对污染物质的分流作用，保障污水处理的前提条件。为了实现截污分流处理，需要做好排污管道的修建工作，从源头处对污水进行分流，将生活用水、工厂用水进行分离，便于采用针对性的处理措施。一旦不同类型的污水混合在一起，将会导致污水中污染物质繁杂，增加污水处理的难度，导致污水的处理效率下降。为此，需要对污水处理管道合理规划，使管道能够起到截污分流作用。而且，需要对截污分流设施进行修建，如泵站、截污井等，构建符合要求的污水分流设施，使截污分流作用更加的明显，打造良好的污水处理环境。
2.3化学除藻技术
污水存在着富营养化现象，将会引起藻类的大量繁殖，需要对藻类污染进行治理。化学除藻对污水具有较高的治理效率，需要做好除藻技术的应用，合理对化学药剂进行选择，抑制藻类在水体的生长。例如：可以使用CuSO4作为除藻药剂，能够对藻类的细胞膜造成破坏，引起藻类发生死亡；也可以使用Mn-Cu复合剂进行除藻，Mn2+、Cu2+的比例为1∶2，除藻率能够达到80%以上，进而降低污水中的藻类含量。化学除藻还可以使用氧化剂，如Cl2、H2O2等，具有较强的氧化杀菌作用，能够对藻类细胞壁造成破坏，有助于除藻剂与细胞膜的接触，确保除藻作用的稳定性。化学除藻技术具有显著的除藻效果，使藻类能够从污水中滤除，控制藻类对水体的影响。
2.4微生物氧化技术
污水处理过程中，需要注重微生物的应用，对污水中的溶解物进行处理，通过微生物新陈代谢作用将污水物质沉降下来。微生物氧化技术能够降低对水体的污染，主要分为好氧、厌氧2种类型的微生物，在好氧微生物的作用下，能够对N源、P源和S源等污染物质进行吸收，提高对污染物质的沉降作用。同时，需要向污水中通入一定量的氧气，提高微生物对污水的处理效率，进而实现净化污水的目的。对于厌氧微生物，能够对有机物污染进行分解，将其分解成H2、CO2和H2O等，提高对污染物质的降解作用。厌氧微生物具有较强的氧化能力，能够去除污水中的苯胺等有机污染物，提高污水处理措施的有效化。微生物可以与污水进行直接接触，并且能够在污水环境下进行繁殖，使污水能够得到循环处理，使污水净化效果更加充分，保障污水能够得到有效恢复。
2.5生物修复技术
污水处理过程中，需要注重生物修复技术的应用，结合生物修复手段，对污染源进行治理。采用生物修复技术时，需要对微生物进行培养，培养适合污染治理的生物，确保微生物能够适应污水环境，使其能够正常进行繁殖。微生物修复技术对环境的干扰较小，不会在环境中引起二次污染，属于绿色化的净水方式，具有显著的应用价值。生物修复技术需要注重对微生物的筛选，对微生物的净水效果进行检测，使其具有良好的污染物降解作用。微生物培养过程中，需要注重接种微生物技术的应用，提高接种方法的合理性，选择具有降解作用的菌种，确保水体修复的稳定性。通过生物修复技术能够促进N、P等污染物质的转化，使污水水质得到有效处理，保障水体能够顺利进行修复。
2.6活性污泥处理技术
活性污泥处理技术是处理污泥的有效方法，处理装置由曝气池、沉淀池等组成，能够对污水起到回流控制作用，提高对污泥的分离效果。为了保证污泥的活性，需要通过曝气池向池中进行供氧，确保污水处理过程中氧气充足，提高污水处理的效果。在曝气池剧烈的搅动下，能够促进活性污泥与污水的混合，保证活性污泥的利用率。污水中的污水物质会被吸附在活性污泥表面，对污水中的有机物进行降解，确保污水的净化效果。吸附作用结束后，需要对污水进行沉淀处理，在沉淀池中进行，使污泥在沉淀池的底部。活性污泥处理可以结合微生物手段，增强活性泥的代谢作用，提高对有机物的处理效率。为了对污泥的沉降性能进行评估，需要对污泥负荷率展开计算，计算公式如Ns=QSVX，式中：Ns为污泥负荷率；Q为日进水质量（m3/d）；S为COD质量浓度（mg/L）；V为有效容积（m3）；X为污泥质量浓度（mg/L）。污泥负荷率越高，污染物的吸附效果越好。
2.7生物膜处理技术
污水处理过程中，需要注重生物膜技术的应用，增强污水与微生物接触面积，对污染物质进行全面净化。在生物膜的作用下，以填料或滤料作为载体，以有机物、N和P作为营养物质，能够对污染物进行吸收，提高污染物的处理效率，保障污染物得到有效治理。微生物可以依靠填料进行增殖，使其形成类似滤膜的作用，使生物滤膜能够充分发挥作用。生物膜具有一定的成熟周期，通常在30d左右，能够将污染物纳入到生物体系中，提高生物处理体系的完善性。为了充分发挥生物膜的作用，需要将生物膜应用在生物滤池中，使生物膜能够充分发挥作用，对生物膜技术进行优化处理。而且，需要注重碎石滤床的应用，厚度在1.5m左右，同时需要避免生物膜堵塞滤床，保障污水能够顺利地流通。
3、污水处理中节能降耗措施
3.1总图优化设计
某污水处理厂污水处理流程如图1所示，采用生物技术实现污水治理，在粗细格栅的作用下，能够实现砂石的过滤作用，防止砂石流入到污水处理体系，确保污泥能够顺利地流入。粗格栅宽度在50~100mm，细格栅宽度在10~40mm，需要对格栅参数进行合理配置，确保格栅的过滤效果。格栅宽度计算公式如B=S（n-1）+e·n，式中：B为格栅宽度（m）；S为格条宽度（m）；e为格条净间隙（mm）；n为格条间隙数。
为了对微生物处理技术进行优化，使生物滤膜能够得到循环利用，采用了内外回流机制，对净化不足的污水进行循环处理，提高污水的处理效果。在沉淀池可以对污水进行二次沉淀，同时采用浓缩池、调节池对污泥进行二次过滤，提高对污泥的分离效果。污水排放过程需要进行严格检验，应遵循GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求，保障污水能够符合排放指标。
 
图1污水处理工艺流程图
3.2污水处理系统
污水处理系统运行过程中将会消耗大量的电能，需要采取节能降耗措施，使污水处理装置具有完善的性能。在污水处理厂中，电能消耗占据70%以上，并且污水的处理量较大，采用节能降耗措施具有必要性，有助于系统性能的优化。某污水处理厂生产过程中，进水泵、鼓风机采用持续工作的形式，将会造成电能的额外消耗。为了降低电能的消耗，采用间歇式的供电形式，防止进水泵、鼓风机连续工作，在很大程度上降低了电能的消耗。正常情况下，吨水耗电量为0.912kW·h，采用间歇式供电方式后，吨水耗电量为0.486kW·h，耗电量降低了46.7%。该企业随处地区电价为0.68元/（kW·h），在电费方面吨水可节约0.32元。因此，间歇式供电能够起到节能减耗作用。
3.3调节提升泵
污水提升泵是实现污水处理的重要装置，需要对提升泵的节能效果展开分析，并且采用节能控制措施。污水提升过程中，应对水量进行控制，一般采用变频调速的控制形式，既可以提高水量的控制精度，又能够降低生产过程的能耗，确保提升泵运行的稳定性。提升泵节能控制的方法主要分为2种：第一，根据污水处理状况调节水泵的数量，避免水泵之间同时工作，从运行数量方面来降低能耗，构建完善的污水供给条件。第二，避免水泵频繁启停。水泵启动过程会消耗大量的电能，需要控制水泵的启停次数，确保主水泵能够始终处于运行状态，进而对启动次数进行控制。
3.4节能减排管理
为了提高污水处理的节能效果，需要做好节能减排管理，具体过程如下：首先，需要加强日常设备管理，对设备积极采取检修措施，对老化设备进行更换，降低设备的能耗。以水泵检测为例，当泵压力增大时，不仅影响到供水效率，还会造成能耗的增加，需要对泵压力进行严格检测，并且做好泵压力的控制工作。其次，需要做好水量调度和负荷管理，对设备日常耗电情况进行统计，便于对设备耗能情况进行分析。同时，需要错开用电高峰期，避免对污水处理效率造成影响，保障污水处理过程能够顺利进行。最后，需要做好运行体系的管理，对设备的工作状态进行调整，使设备能够稳定地运行，排除不利因素对污水处理的干扰。
3.5曝气设施的节能控制措施
曝气设施运行过程中，将会消耗一定的电能，需要提高曝气机的节能效果，对其采取节能控制措施。曝气设备的整体容量较大，在节能降耗上可操作性较差，为了提高节能效果，需要注重智能控制技术的应用，对能耗实施有效的控制。某污水处理厂为了对曝气设施进行改进，采用分段曝气方式，将曝气过程分为3个阶段，曝气量按照40%、30%、20%逐级递减，对曝气量进行控制，提高能耗的解决效果。为了实现上述控制过程，需要注重自动化技术的应用，采用智能控制的形式，对设备控制过程进行标准化，确保曝气量的控制精度。实际上，污水的氧容量具有饱和度，逐渐递减曝气符合氧容量的要求，通过合适的氧容量控制达到节能作用，保证曝气设施控制的合理性。曝气控制由变频器进行调速，能够降低曝气控制的误差，进而采用精准化的曝气形式。
3.6污水处理节能的管控
污水处理过程涉及到较多环节，需要注重各个环节的节能控制，对节能过程进行综合化管控，提高污水处理的节能水平。通常情况下，污水处理能够主要集中在格栅、沉沙池环节，需要合理采用预处理技术，确保格栅设计的合理性，同时，采用规范化的安装形式，对格栅采用节能设计措施。一方面，需要注重有效容积的设计，确保调节池的容易满足需求，使格栅能够稳定工作。调节池容积计算公式如Ve=Qmax×HRT，式中：Ve为有效容积（m3）；Qmax为进水流量（m3/h）；HRT为停留时间（h）。通过上式能够实现有效容积的精准设定，确保调节池能够稳定工作。另一方面，需要注重污水处理的效率控制，避免污水处理过程中发生堵塞现象，保证装置能够稳定工作。
3.7污泥处理的节能控制技术
污泥处理过程中，需要注重能耗控制，将节能技术应用在污泥处理中，提高污泥的处理作用。污泥处理包含浓缩、稳定和脱水等环节，需要将生物气浮技术应用其中，提升对污泥的浓缩效果，提高污泥处理效果的完善性。对厌氧、好氧生物进行运用时，需要进行稳定性处理，确保微生物能够发挥污水净化作用，通过微生物的稳定工作来降低能耗，并且提高污水处理的效率。污水处理具有一定的难度，脱水环节采用机械处理方式，将会消耗大量的电能。为了对脱水环节进行优化，需要将机械脱水和自然脱水相结合，增强对污水的挥发作用，通过自然脱水降低一部分能耗。机械脱水应采用离心脱水方式，对不易挥发的物质进行分离，使污水处理工艺得到有效改进。
3.8药剂消耗节能
污水处理过程中，需要注重药剂消耗的节能，合理对药剂进行使用，对节能效果进行完善。药剂是除磷、消毒的关键，需要对除磷方式进行改进，采用高分子混凝剂进行除磷，进而降低药剂的消耗。污泥消毒可采用辐射技术，代替高温、高压消毒方式，能够降低能源的消耗，同时减少药剂的用量。在生物处理技术下，能够降低药剂的用量，通过微生物对污染物进行处理，确保污染物的降解效果。微生物治理污水是一项重要技术，需要注重该技术的创新应用，使生物处理方式与药剂使用相协调，从技术层面降低药剂的用量，甚至不使用化学药剂，提高污水节能控制的稳定性，增强对电能消耗的抑制作用，促进污水处理节能降耗的全面实施。
4、结论
综上所述，污水处理是环境保护的重要工作，关系到环境未来的发展，需要对污水进行严肃处理，关注创新性污水处理技术的动态，注重污水处理技术的更新与运用，促进污水处理技术的提升。污水处理还要注重节能控制，降低污水处理过程中的能源消耗，使污水处理能够保持良好的效率，保障污水处理技术的改进效果。