城市供排水系统节能降耗策略研究

城市供排水系统节能降耗策略研究

续娟  张虎贵

呼和浩特市供排水服务中心 010020

摘要：本文探讨了城市供排水系统节能降耗的重要性及当前面临的挑战，包括管理机制不足、政策与法规滞后、外部环境影响等。针对这些问题提出了四个方面的优化对策。技术创新方面，强调推广高效节能设备、加强智能化信息化系统建设；管理体系上，则建议建立健全节能降耗管理制度、加强资金保障与投入、引入第三方监管等；政策与法规层面，提出制定严格标准、实施税收优惠、加强跨部门协作等举措。

关键词：城市供排水系统；节能降耗；技术创新；管理体系

引言

随着城市化进程的加速和人口的增长，城市供排水系统面临着前所未有的压力，一方面水资源短缺和水污染问题日益严峻，要求系统具备更高的运行效率和更好的水质保障能力；另一方面能源消耗与碳排放量的增加，使得节能降耗成为城市供排水系统必须面对的重要课题。如何优化城市供排水系统实现节能降耗，成为当前亟待解决的问题。本文将从管理机制、政策与法规、外部环境等多个方面，探讨城市供排水系统节能降耗的策略与优化对策。

一、城市供排水系统节能降耗策略特点

（一）城市供排水系统的基本构成

城市供排水系统作为城市基础设施的重要组成部分，其节能降耗策略的制定与实施需深刻理解其复杂的系统构成，该系统首先涵盖了水源开发与取水系统，这一环节直接关系到城市供水的可持续性与安全性，涉及水源地的保护、水量监测与调配，以及高效节能的取水技术与设备应用。净水处理与输配网络负责将原水转化为符合标准的饮用水，并通过庞大的管道网络输送至千家万户，这一过程中，节能降耗策略聚焦于提高净水效率、减少输配过程中的能量损失，以及优化管网布局与调度管理。排水收集与污水处理系统则是城市水循环的关键一环，负责收集、处理并排放生活污水和工业废水，以保护城市水环境免受污染。在这一领域节能降耗策略聚焦于采用先进的污水处理技术，提高处理效率与出水水质，同时减少处理过程中的能耗与资源消耗，加强污水收集管网的维护与管理，减少渗漏与错接，也是节能降耗的重要途径。最后再生水利用与回用体系作为水资源循环利用的重要体现，通过深度处理达到特定水质标准后，将污水转化为可再利用的水资源，用于农业灌溉、工业冷却、城市绿化等领域。这一体系不仅缓解了城市水资源短缺的问题，还实现了水资源的最大化利用与节能减排，在节能降耗策略中，推动再生水技术的创新与应用，提高再生水产量与水质以及扩大再生水的应用领域，是不可或缺的一环。[1]

（二）技术特性与能耗分布

在技术特性与能耗分布方面，城市供排水系统展现出显著的多样性与复杂性，一是各类设备如泵站和水处理设施是系统能耗的主要来源，泵站作为水体输送的动力核心，其能耗特点在于运行时间长、功率大，且能耗随泵送流量与扬程的变化而波动。水处理设施则涉及复杂的物理、化学及生物过程，能耗集中在搅拌、曝气、过滤等环节，其效率与能耗水平直接关联于处理工艺的选择与设备性能的优化。二是管道输送过程中的能量损失不容忽视。由于管道老化、材质差异、布局不合理及水流阻力等因素，大量能量在输送过程中被消耗。减少管道漏损、优化管径设计、采用低阻力管材及加强管道维护等措施，是降低输送能耗的有效途径。季节性与昼夜变化对能耗的影响显著，夏季用水量高峰导致泵站运行负荷增大，能耗相应增加；而夜间用水量减少，则使得系统处于低负荷运行状态。这种变化要求供排水系统具备灵活的调度能力，以适应用水需求的变化，减少不必要的能耗。

（三）管理模式的差异

在管理模式差异方面，城市供排水系统呈现出多样化的特点，这些差异对节能降耗策略的实施效果具有深远影响，一是不同城市或地区因其历史背景、经济发展水平及水资源状况的不同，形成了各具特色的供排水管理体制。这些体制在组织架构、职责划分、决策机制等方面存在差异，直接影响了节能降耗政策的制定与执行效率，二是运营维护效率与成本控制机制是管理模式中的关键环节。高效的运营维护能够确保供排水系统稳定运行，减少故障与能耗；而科学的成本控制机制则能有效遏制浪费，提升资源利用效率。在实际操作中由于管理体制、资金投入、技术水平等因素的限制，不同城市或地区在运营维护效率与成本控制方面存在显著差异。公众参与度与水资源意识教育对于推动节能降耗具有重要意义，公众作为水资源的最终使用者，其节水意识与行为直接关系到供排水系统的能耗水平。通过加强水资源意识教育，提高公众对节水重要性的认识，可以激发其参与节能降耗的积极性。同时建立公众参与机制，鼓励公众监督供排水系统的运行与管理，也是提升节能降耗效果的有效途径。

（四）环境与社会影响

在环境与社会影响层面，城市供排水系统节能降耗策略的实施具有深远的意义，一是节能降耗措施对环境质量的改善作用显著，通过减少能源消耗与污染物排放，这些措施有助于降低温室气体排放，缓解城市热岛效应改善空气质量。同时优化污水处理与再生水利用技术，能够减少水体污染保护水生态环境，提升城市整体环境质量。二是节能降耗策略对城市水资源的可持续利用作出了重要贡献，面对水资源短缺与污染加剧的双重挑战，节能降耗不仅提高了水资源的利用效率，还促进了水资源的循环利用与再生利用。这助于缓解城市水资源供需矛盾，保障城市经济社会发展的用水需求，进一步地经济效益与社会效益的综合分析表明，节能降耗策略的实施具有显著的双赢效果。从经济效益角度看，节能降耗能够降低供排水系统的运营成本，提高经济效益；同时通过推动技术创新与产业升级，还能带动相关产业的发展与就业。从社会效益角度看，节能降耗提升了公众的生活质量与健康水平，增强了社会的可持续发展能力；同时通过加强水资源意识教育与公众参与，还促进了社会和谐与文明进步。

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二、城市供排水系统节能降耗策略存在的问题

（一）技术层面的瓶颈

在技术层面城市供排水系统节能降耗策略的实施面临着多重瓶颈，一是设备老化与效率低下是当前供排水系统普遍存在的问题，随着使用年限的增长，许多泵站、水处理设施及管道等关键设备逐渐出现性能下降、能耗增加的现象。这不仅增加了系统的运营成本，也制约了节能降耗措施的有效实施。二是新技术应用不足，智能化水平待提升是制约节能降耗效果的另一重要因素，尽管近年来信息技术、自动化控制等新技术在供排水系统中得到了一定程度的应用，但整体来看新技术推广速度缓慢，智能化水平仍显不足。这导致系统在优化调度、故障诊断、能耗监测等方面缺乏高效、精准的手段，难以充分挖掘节能降耗潜力。污水处理与再生水利用技术局限也是当前面临的问题之一，尽管污水处理技术不断进步，但在处理效率、出水水质及运行成本等方面仍存在提升空间。同时再生水利用技术尚未完全成熟，应用领域相对有限导致大量处理后的污水未能得到有效利用，造成了水资源的浪费。

（二）管理机制的不足

在管理机制层面城市供排水系统节能降耗策略的实施同样面临诸多不足，一是管理体系不健全、责任划分不明晰是制约节能降耗工作有效推进的关键因素。目前部分城市供排水系统存在多头管理、职责交叉的现象，导致决策效率低下、责任落实不到位，这不仅影响了节能降耗政策的制定与执行，也削弱了系统整体的运行效率与节能效果。二是运营维护资金短缺、投入不足是供排水系统面临的另一大挑战，由于资金来源单一、投入机制不完善等原因，许多供排水系统在运营维护方面存在资金缺口，难以保障设备的正常维护与更新。这不仅加剧了设备老化与能耗增加的问题，也限制了新技术、新设备的引进与应用，影响了节能降耗工作的深入开展。监管手段单一、效果有限是当前管理机制中的又一短板，传统的监管方式往往侧重于事后处理与处罚，缺乏对系统运行的实时监控与预警机制，这导致许多问题难以及时发现与解决影响了节能降耗工作的效果与效率。

（三）政策与法规的滞后

在政策与法规层面城市供排水系统节能降耗策略的实施遭遇到了滞后性的挑战，一是现有政策对节能降耗的激励力度明显不足，尽管近年来国家和地方政府陆续出台了一系列促进节能减排的政策措施，但在针对供排水系统节能降耗方面的具体激励政策仍显薄弱。这导致企业和单位在节能降耗方面的投入意愿不高，难以形成有效的节能降耗动力，二是法规执行力度不够，违规成本低是当前面临的另一大问题。部分企业和单位在追求经济效益的过程中，往往忽视节能降耗的重要性，存在违规操作、超标排放等行为。由于法规执行力度不够严格，违规成本相对较低，这在一定程度上纵容了违规行为的发生，削弱了法规的震慑力与约束力。缺乏系统性的节能降耗规划也是制约政策与法规有效性的重要因素，目前部分城市在供排水系统节能降耗方面缺乏系统性、前瞻性的规划，导致政策制定与执行过程中存在盲目性、随意性。[3]这不仅影响了节能降耗工作的整体效果，也增加了政策执行过程中的难度与成本。

（四）外部环境的影响

在外部环境层面城市供排水系统节能降耗策略的实施受到了多重因素的影响，一是气候变化对水资源供给构成了严峻挑战，随着全球气候变暖的加剧，极端天气事件频发，导致水资源分布不均、供给不稳定。这对城市供排水系统的稳定运行与节能降耗工作带来了巨大压力，要求系统具备更强的适应性与韧性以应对气候变化带来的不确定性。二是城市化进程中的水资源压力日益凸显，随着城市人口的不断增加与城市化水平的持续提升，水资源需求急剧增长而可供利用的水资源却相对有限。这种供需矛盾不仅加剧了水资源短缺的问题，也对供排水系统的运行效率与节能降耗能力提出了更高要求，突发事件如疫情等对供排水系统产生了深远影响。疫情期间公众用水需求激增，同时疫情防控措施也对系统运行提出了特殊要求，这要求供排水系统具备快速响应、灵活调整的能力，以保障公众用水安全与疫情防控需求。这些突发事件也对系统的正常运行与节能降耗工作带来了一定冲击与挑战。

三、城市供排水系统节能降耗策略的优化对策

（一）技术创新与应用

针对城市供排水系统节能降耗的技术瓶颈，优化对策应聚焦于技术创新与应用，一是应大力推广高效节能设备与技术改造，通过更新换代老旧设备、采用先进的节能技术，如变频调速技术、高效电机等，有效降低系统运行过程中的能耗。同时针对特定环节进行技术改造，如优化泵站运行参数、改进水处理工艺等，进一步提升系统能效。二是加强智能化、信息化系统建设是提升供排水系统节能降耗能力的关键，通过构建智能化监控系统，实现对系统运行状态的实时监测与数据分析，助于精准识别能耗高点与潜在问题，为节能降耗提供科学依据。信息化手段的应用还能促进管理流程的优化与决策效率的提升，为系统节能降耗创造有利条件，研发新型污水处理与再生水利用技术是破解当前技术局限的重要途径。应加大对污水处理技术的研发投入，探索高效、低耗、环保的新型处理工艺与设备。同时加强再生水利用技术的研究与应用，拓宽再生水利用领域，提高水资源循环利用率减轻城市水资源压力。

（二）管理体系完善

为有效推进城市供排水系统的节能降耗工作，管理体系的完善是不可或缺的一环，一是应建立健全节能降耗管理制度，明确各环节的节能降耗目标与责任，形成系统化的管理体系。[4]这包括制定详细的节能降耗计划、建立能耗监测与考核机制、实施奖惩制度等，以确保节能降耗工作的有序开展与有效落实。二是加强运营维护资金保障与投入是提升系统节能降耗能力的物质基础，应建立稳定的资金来源渠道，确保运营维护资金的充足与有效使用，同时优化资金投入结构加大对节能降耗项目的支持力度，鼓励新技术、新设备的引进与应用，为系统节能降耗提供有力保障。引入第三方监管与评估机制是提升管理体系透明度与公信力的关键，通过引入专业的第三方机构对系统运行状况、节能降耗效果等进行监管与评估，可以及时发现并解决存在的问题，确保节能降耗工作的真实性与有效性。同时第三方监管与评估还能为政策制定者提供科学依据，促进政策的优化与完善。

（三）政策与法规支持

在政策与法规层面，为推动绿色可持续发展构建资源节约型和环境友好型社会，政府需采取一系列综合措施以强化制度保障，一是应制定并不断完善更加严格的节能降耗标准体系，这些标准应基于科学评估和技术进步，确保既具前瞻性又具可操作性，引导企业和个人在生产生活中积极采用高效节能技术和产品，从源头上减少能源消耗和环境污染。二是通过实施税收优惠与补贴政策，激励企业加大节能减排技术改造投入，鼓励消费者购买绿色节能产品，利用经济杠杆有效促进节能减排目标的实现。同时建立健全违规处罚机制，对违反节能降耗法规、超标排放等行为实施严厉惩处，提高违法成本形成有效震慑，确保政策执行的权威性和有效性。最后加强跨部门协作与信息共享至关重要，通过构建跨部门协调机制，打破信息壁垒，实现政策制定、执行、监督等环节的无缝对接，形成政策合力提升管理效能，共同推进节能降耗与环境保护工作的深入开展。这一系列政策与法规的实施，将为我国绿色可持续发展奠定坚实基础，促进经济社会的全面转型与升级。[5]

（四）适应外部环境变化

面对日益复杂多变的外部环境，特别是气候变化的严峻挑战，社会各界需积极采取措施以增强适应性，确保可持续发展目标的实现。一是加强气候变化适应性研究是基础，这要求科研机构与政府部门紧密合作，深入分析气候变化对水资源、生态系统及社会经济活动的影响机制，预测未来变化趋势，为制定科学合理的应对策略提供科学依据。二是优化水资源配置与调度策略是核心，通过运用现代科技手段，如大数据、人工智能等，实现水资源的精准监测、高效配置和智能调度，确保水资源在时空上的合理分配，满足经济社会发展与生态环境保护的双重需求。提高系统应对突发事件的能力是关键，建立健全预警预报体系完善应急预案，加强应急演练，确保在干旱、洪水等极端气候事件发生时，能够迅速响应、有效应对，最大限度减少损失。[6]引导公众形成绿色用水习惯是重要一环，通过宣传教育、政策引导等多种方式，增强公众的节水意识，倡导节水型生产生活方式，形成全社会共同参与水资源节约与保护的良好氛围。这些措施的实施将有效提升我国适应外部环境变化的能力，促进经济社会与生态环境的和谐共生。

总结

本文全面分析了城市供排水系统在节能降耗方面存在的问题与挑战，并提出了针对性的优化对策，通过技术创新与应用、管理体系完善、政策与法规支持以及适应外部环境变化等多方面的努力，可以有效提升城市供排水系统的节能降耗能力。促进水资源的节约与保护，推动城市可持续发展，随着科技的不断进步和政策的不断完善，相信城市供排水系统的节能降耗工作将取得更加显著的成效。

参考文献

[1]卜凡彬,杨美增,咸庆宝,等.一种井下深部自动化螺旋排水装置:CN202122435020.X[P].CN215907909U[2024-08-08].

[2]万伟,杨卓.智慧水厂的建设策略探析[J].智能建筑与工程机械, 2022(009):004.

[3]孙凝,赵顺萍,解鹏,等.智慧水厂管理平台的研究与实践[J].给水排水, 2022, 48(1):5.99-108.

[4]卜凡彬,杨美增,咸庆宝,等.一种井下深部自动化螺旋排水装置:CN202011390766.7[P].CN112576303A[2024-08-08].

[5]刘玉涛,张庆庆,赵瑜伯.多能互补综合能源系统在地下污水处理厂提效运行中的应用[J].制造业自动化, 2023, 45(6):215-220.

[6]刘铃.城镇污水管网与泵站的运营成本控制与节能降耗措施探讨[J].2021.188-240.