工业水处理中节能优化控制的研究

工业水处理中节能优化控制的研究

马斌惠小娟

陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂陕西省延安727406

摘要：几年来，随着科技水平不断提高，工业化水平也得到极大提高。工业水处理是一个耗能的过程，是包括电耗、水耗、耗材消耗、药品消耗和废物处置消耗等多种能耗的工艺过程。各种能耗的控制都可以通过合理的工艺设计及设备选型来实现，但是实际工艺中，不仅是单一的能耗的降低，需要综合考虑。根据实际情况及实际水质要求，在保证处理效果和工艺技术可行的前提下，综合能耗最低、运行成本最低的方案才是节能优化的方案。

关键词：污水处理；节能措施；问题；控制方法

引言

科技的飞速发展使人们进入了工业社会，人们对经济与科技关注的同时，对环境的关注力度也在不断加大，尤其是“可持续发展战略”提出以来，人们对环境的关注度日益加大，特别是对水源与空气问题的关注，水是地球上最重要的资源之一，水资源的可持续发展关乎人们未来的生存形势，如何完善污水处理工程受到人们越来越广泛的关注。这篇文章就工业污水节能优化的控制方法展开讨论，以期寻找适合现在发展趋势的，能够得到长久利用的污水治理方法与措施，希望能够引起人们的关注，为水资源的保护贡献一份力量。

1工业水处理过程中的能源消耗问题

工业水处理包括工业废水处置，回用水处理和纯水制造等，是多级处理设备联合运行的组合工艺过程。水处理设备的运行，需要使用大量耗电机器，如泵、风机、搅拌器等，合理的设备选型和工艺设计对降低电耗有明显的影响。在中水回用和纯水制造中，还涉及到水耗，如设备的反冲洗用水排放、活性炭过滤器（ACF）反冲洗、超滤膜（UF）的清洗、反渗透膜（RO）浓水排放等，都可能产生一定的水耗，降低水耗也是节能的重要部分。工业水处理中的能耗，还涉及设备耗材的更换量及更换频率、化学药品的使用量、废物的产生及处置量（如污泥的产量和处置），以及管理不善导致的损耗。工业水处理过程中的节能控制涉及到很多方面，需要统筹设计和综合协调，最大程度降低设备的运行成本，提高设备的效率，并且还要保证处理效果。

2工业污水处理过程中的缺陷

2.1工业污水处理消耗大成本高

工业污水处理是近年来新兴的课题，传统的污水处理方法不但消耗的成本较高，操作方面较困难，对于员工的操作水平是一项很大的挑战，而且尽管投入的人力、财力十分多，但对污水的治理效果并没有多么显著。所以，完善污水处理十分重要，这对我国水资源的可持续发展具有深远影响。对污水处理能力的不足，导致投入的资本多，回收效果少，大大打击了人员的积极性，目前，有关污水处理企业以及污水处理相关人员首先要考虑的问题就是成本与利益的等同化，达到一个新的平衡。

2.2水质和能耗未能得到控制

在污水处理的过程中，对水资源的考察十分严格，尤其是对处理后水质的考察更是不能掉以轻心。之前，使用传统的污水处理方法得到的水质，水质在经过检查后往往不能通过检验，这就要求重返污水，再次进行水资源的处理，这样对污水处理的经费又有了一定程度的提高。目前，在污水处理进行过程中，对水质和能耗的要求十分高，因此，对水资源的处理更要严格把关，不断完善污水处理的技术。

2.3适应能力差

在污水处理过程的实行中，往往有许多未知情况的发生，拖慢了污水处理过程的进度。目前，在对污水进行处理的完善过程中，提高对污水处理过程的控制度十分重要，现在主要采用的是PID技术，这种技术对污水处理有很好的控制性，但是对杜绝处理过程中不可控制的现象仍没有起到绝对的作用。污水处理过程环节较多，包括的许多处理技术都十分的复杂，因此有许多未知情况的发生也是非常正常的，在未来污水处理过程不断的完善中，减少不可预测现象的发生对于整个污水处理过程来说都是十分重要的。

3工业水处理过程中节能优化控制

3.1 工业水处理中电耗的控制

水处理设备的运行，涉及到大量电器，如泵类、风机类、空压机、搅拌器以及电保温装置等。想要降低电耗，需要优化这些电器的使用。根据常规的废水处理排水要求，一般指的是处理悬浮颗粒物（SS）、化学耗氧量（CODcr）和营养盐（N和P）等要求，有很多处理这些污染物的工艺方法，各种组合工艺的电耗也不尽相同。首先，还是得优化工艺设计，在选择合适的工艺流程的同时控制电器的使用数量，从而自然降低电耗。比如，可以使用溢流的方式，来减少泵的使用数量。研究表明，生物处理时，采用MBR工艺可以代替常规的生物处理装置，从而降低能耗。其次，着眼于选型和过程控制来减少电耗，比如，尽量选取能耗低的电机，从根本上降低电耗从而达到节能效果。有研究表明，采用变频控制，合理地运行和停止使用电机，也能降低电能的损耗。

3.2 工业水处理中水耗的控制

工业生产中需要大量的清洗水，所以会产生大量的废水。同时不同行业对于清洗水的要求也不同，所以会有自来水为原水的纯水制造。常规的废水处理处置中，不涉及水耗，通常废水处置达标就可以排放。废水的水耗只能改进生产工艺从而减少废水的产生。但是回用水和纯水中通常会涉及到水耗。中水回用通常就是节省了生产工艺中水的消耗而进行的水的循环使用的方法，所以水的回用量也是水耗的减少量[7]。尤其是在自来水原水的纯水制造中，水耗十分明显，生产的纯水量越大，排出的浓水量越少，水的消耗越小。纯水和回用水制造的处理工艺的不同，水耗也不尽相同。比如纯水和回用水常用的去离子工艺，离子交换树脂工艺和反渗透膜（RO）工艺，水的利用率也不一样，通常反渗透的水耗更大。

3.3 工业水处理中其他能耗的控制

对于常用的滤料，比如，活性炭过滤器中的活性炭等，合理的工艺设计和优质材质的选择，都能够降低滤料的更换频率从而减少能耗。再者，对于滤料再生的研究，也能从重复利用角度，较少滤料的消耗。废旧的滤料也是废物的一种，需要额外处置，也增加了运行成本。对于药品量的控制，可以从2个方面来考虑。首先是工艺的选择，在处理效能和经济性兼顾的基础上，尽量选择药品使用量少的工艺，或者选择性能更加优越的优质药剂。比如，对于化学耗氧量（CODcr）和营养盐（N、P）的处理，化学氧化和生物氧化都可以有一定的处理效果，但是生物处理，能够最大程度地节能，药品使用量很少，且处理效果好。另一个方面，是严格选择适宜药品和控制药品的使用量，避免实际处理中投加不适合的药品或过多的药品来减少损耗。水处理过程中产生的废物如废弃滤料，化学和生物污泥等需要进一步处理处置，也增加了运行成本，所以减少废物量或者废物资源化也是一种节能的途径。对于水处理过程中产生的污泥，通常需要外部继续处置，一般按照重量计算处置费用。所以污泥的进一步处置也是非常重要的环节，污泥处理工艺和脱水机的选择也是非常重要的节能环节。涉及到生物污泥，处置后还可以进行资源化利用，更加符合节能的需求。

3.4工业污水生物脱氮技术

在工业污水处理的经验中我们可以得知我国水资源污染严重主要是由于水体的富营养化，对这种现象，目前我国的污水处理技术无法解决。对于水体富营养化，目前可以解决这种现象的方法只有生物脱氮技术，这种技术的污染程度小，环保的效率十分高，在污水处理方面受到的应用度效率非常高。在污水中存在着许多污染物以含氮化合物的形式存在，都需要采用生物脱氮技术来解决。

结语

工业污水对环境的破坏极大，因此，完善工业污水处理的技巧非常重要，这对水资源的可持续利用影响深远。

参考文献:

[1]吴昊.城市环境污水处理过程节能优化控制方法[J].环境与发展，2017（8）：88-89.

[2]黄晓琪.污水处理过程节能优化控制方法的研究[D].北京：北京工业大学，2013.