到2017年底，全國城市污水處理能力達到每天1.57億立方米，全國累計污水處理能力達到462.6億立方米。2017年，全國總用電量為6377億千瓦時，污水處理約占0.4%。同時，在污水處理過程中，與美國污水處理廠0.2kW·h/m3和日本污水處理廠0.26kW·h/m3的平均電耗指標相比，中國污水處理廠的污水平均電耗約為0.3kW·h/m3。節(jié)能空間遠高于發(fā)達國家。這說明污水處理廠節(jié)能降耗的重要性和緊迫性。

一、污水處理廠的能耗特點

污水處理廠的能耗類型包括電、熱、蒸汽、天然氣、柴油、汽油等。和耗能工質(zhì)，其中電能消耗約占污水處理綜合能耗的60%-90%。它用于描述污水處理廠的能效指標。除了常用的單位綜合處理能耗、單位綜合處理能耗、單位水處理能耗、單位污泥處理能耗外，一些污水處理廠還采用去除法。單位BOD5能耗、單位去除COD能耗、單位人口服務當量年能耗、單位人口當量年能耗用于描述能耗。

污水處理廠的能效指標與以下因素有關(guān):

(1)污水處理規(guī)模。當其他因素相同時，在設(shè)計處理能力范圍內(nèi)，污水處理廠單位綜合處理能耗與處理規(guī)模成反比；

(2)進出水的水濃度。進水濃度越高，排放標準越高，單位綜合處理能耗越大；

(3)處理過程。在通常使用膜處理裝置的污水處理廠，膜生物反應池中MLSS濃度高，需要增加水動力和曝氣強度，泥水分離過程中必須保持膜驅(qū)動壓力，裝置的綜合處理消耗大量能量

(4)運行負荷。較低的運行負荷會增加設(shè)備的綜合處理能耗。

二、根據(jù)工廠的功能單元，污水處理廠能耗的統(tǒng)計范圍為:

(1)生產(chǎn)系統(tǒng)，包括格柵、預處理系統(tǒng)、生化反應系統(tǒng)和回收系統(tǒng)。需要注意的是，當污水處理廠的能耗是標準分析和水平比較時，需要統(tǒng)一生產(chǎn)系統(tǒng)的能耗統(tǒng)計。一些污水處理廠的生產(chǎn)系統(tǒng)不包括深度處理，或者處理后的污泥含水量較高，這將顯示較低的能耗指標。

(2)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，包括供電系統(tǒng)、機修車間和倉庫等。

(3)輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，包括辦公室、食堂、班組、車間浴室、休息室、更衣室等。

(4)企業(yè)儲存和供應(包括出口)損失的換算和計量。在整個污水處理過程中(不包括污泥處理單元)，生化處理單元的運行能耗占整個污水處理廠的55%-60%，其中能耗最大，排污部門。

污水處理系統(tǒng)約占電力的25%。處理車間的污泥脫水、消化、處理和除臭也是設(shè)施相對完善的污水處理廠的重要能耗環(huán)節(jié)。由于上述設(shè)施在中國目前的污水處理廠中尚未廣泛使用，隨著環(huán)境保護要求的日益嚴格，污水處理廠的總能耗和強度將在未來得到顯著提高。下面重點分析預處理、生化處理和污泥處理的能耗特點。

1、預處理

污水提升和混合的泵系統(tǒng)是預處理單元的高能耗環(huán)節(jié)。泵功率、電機、驅(qū)動系統(tǒng)和流量控制方法是影響泵效率的主要因素。如果實際運行條件不能滿足泵的最佳效率點，泵內(nèi)液體的湍流、摩擦和回流將導致泵系統(tǒng)效率和揚程的降低。預處理裝置的主要耗能設(shè)備包括污水提升泵、沖洗泵等。

2、生化處理

生化處理中的曝氣是處理單元的關(guān)鍵能耗，約占總能耗的50%。曝氣系統(tǒng)的能耗受好氧菌數(shù)量、進水、出水水質(zhì)、處理工藝、處理規(guī)模和使用壽命的影響。生化處理裝置的主要耗能設(shè)備包括鼓風機、污泥回流泵、螺旋槳、攪拌器等。

3、污泥處理

常用的污泥處理工藝包括污泥的濃縮、消化、脫水和穩(wěn)定化。污泥處理系統(tǒng)的能耗與污泥量、污泥泵的選擇和運行以及含水率有關(guān)。

污水處理廠各處理環(huán)節(jié)改進后的AAO工藝主要耗能設(shè)備:

(1)預處理包括污水提升泵、沖洗泵、事故排污泵和羅茨鼓風機；

(2)生化處理環(huán)節(jié)為潛水推進器、好氧至缺氧回流泵和鼓風機；

(3)尾水提升泵用于消毒和尾水處理。

(4)污泥處理工藝包括污泥干燥機、給水泵、壓榨水泵和洗滌泵。采用AAO微曝氣氧化溝工藝處理廣東某污水處理廠的生活污水和工業(yè)廢水混合污水。分析了預處理、生化處理和污泥處理單元的能耗。結(jié)果表明，羅茨曝氣風機、污泥提升泵、污泥回流泵、格柵凈化器、帶式壓濾機和反沖洗泵的運行能耗分別占42%、30%、7%、5%、3%和2%。