“双碳”目标下城市污水厂低碳运行优化策略研究

摘要：本文聚焦于“双碳”目标下城市污水厂低碳运行优化策略。在全球积极应对气候变化、大力推进节能减排的背景下，城市污水厂作为能源消耗与碳排放的重要单元，实现低碳运行意义重大。文章从能源管理、污水处理工艺以及资源回收利用三个层面提出优化策略。通过升级能源管理系统，实现能源的精准监控与高效利用；优化污水处理工艺，降低处理过程中的能源消耗与碳排放；加强资源回收利用，将废弃物转化为可利用资源，减少外部能源需求。实施这些策略有助于城市污水厂降低碳排放，提升运行效率，在环境保护与可持续发展方面发挥更大作用，为实现“双碳”目标贡献力量。

关键词：“双碳”目标；城市污水厂；低碳运行；能源管理；工艺优化

0引言

2022年10月，政府在向第二十次党代会的报告中明确表示，将“加快先进节能减碳技术的开发和应用，促进绿色消费，促进形成绿色低碳的生产方式和生活方式”。因此，如何去鼓励城市中的政府、企业和居民部门绿色节能的工作与生产，从而促进我国“双碳”目标的顺利实现逐渐成为当今政策关注的重要课题。城市污水厂作为城市基础设施的重要组成部分，在污水处理过程中消耗大量能源，同时排放一定量的温室气体。传统污水处理厂运行模式在能源利用效率、碳排放控制等方面存在不足，难以适应“双碳”目标的要求。因此，研究“双碳”目标下城市污水厂低碳运行优化策略具有紧迫性与现实意义，是推动城市可持续发展、助力实现“双碳”目标的关键环节。

1能源管理优化策略

1.1升级能源管理系统

当前，许多城市污水厂的能源管理系统较为落后，无法实时、精准地监测能源消耗情况。应升级能源管理系统，引入智能电表、水表、气表等计量设备，对污水处理厂内各生产环节的能源消耗进行实时采集与传输。利用大数据分析技术，对采集到的能源数据进行深度挖掘，分析能源消耗规律，找出能源消耗的高峰时段与关键设备的关联性。例如，通过数据分析发现，曝气系统在夜间的能源消耗过高，可据此调整曝气策略。同时，建立能源管理平台，将能源数据进行可视化展示，便于管理人员直观了解能源消耗状况，及时发现能源浪费问题，为制定科学合理的能源管理措施提供数据支持，实现能源的精细化管理，提高能源利用效率。

1.2采用节能设备与技术

污水处理厂的设备运行能耗占据总能耗的较大比例。应逐步淘汰高能耗、低效率的老旧设备，选用节能型设备。在水泵选型上，采用高效节能的变频水泵，根据实际水量需求自动调节水泵转速，降低能耗。对于曝气系统，引入微孔曝气技术，相较于传统曝气方式，能更高效地将氧气传递到污水中，减少曝气能耗。同时，利用余热回收技术，对污水处理厂内产生的余热进行回收利用，如将处理过程中产生的热量用于加热进水或办公区域供暖，减少对外界能源的依赖，降低能源消耗总量，从而减少碳排放。

1.3优化设备运行调度

合理的设备运行调度能够有效降低能源消耗。根据污水处理厂的进水水质、水量变化规律，制定科学的设备运行计划。例如，在进水水量较低的时段，适当减少部分处理单元的设备运行数量或降低设备运行功率，避免设备空转或低负荷运行造成能源浪费。运用智能控制系统，根据实时监测的水质、水量数据，自动调整设备运行参数，实现设备的优化运行。

2污水处理工艺优化策略

2.1改进生物处理工艺

生物处理是污水处理的核心环节，其能耗与碳排放不容忽视。改进生物处理工艺，采用节能高效的生物处理技术。例如，推广厌氧氨氧化工艺，该工艺在处理含氮污水时，无需将氨氮完全氧化为硝态氮，可大幅减少曝气能耗，同时降低温室气体氧化亚氮的排放。优化活性污泥法，通过精确控制溶解氧浓度，提高微生物对污染物的降解效率，减少能源消耗。此外，研发新型生物处理反应器，提高生物处理过程的稳定性与处理效率，降低单位污水量的能源消耗与碳排放，实现污水处理工艺的低碳化升级。

2.2强化预处理工艺

有效的预处理能够减轻后续处理单元的负荷，降低能源消耗。强化预处理工艺，采用高效的格栅、沉砂池等设备，去除污水中的大颗粒杂质与砂粒，减少后续处理设备的磨损与堵塞，降低设备维护能耗。同时，优化初沉池运行参数，提高悬浮物去除率，减少进入生物处理单元的有机物含量，降低生物处理过程中的能源消耗。例如，通过调整初沉池的水力停留时间与排泥周期，提高初沉池的处理效果，为后续处理工艺的高效运行创造条件，从而降低整个污水处理过程的能源消耗与碳排放。

2.3推进污水深度处理工艺创新

随着对污水处理水质要求的提高，污水深度处理的重要性日益凸显。推进污水深度处理工艺创新，研发节能型深度处理技术。采用膜生物反应器（MBR）与臭氧氧化相结合的工艺，在保证出水水质达标的前提下，减少化学药剂的投加量，降低能源消耗。利用吸附技术，采用新型吸附材料，高效去除污水中的微量污染物，减少处理流程，降低能耗。通过创新深度处理工艺，提高污水处理效率与质量，同时降低能源消耗与碳排放，满足“双碳”目标下对污水处理的更高要求。

3资源回收利用优化策略

3.1加强污泥资源化利用

城市污水厂产生的大量污泥若处置不当，不仅会占用土地资源，还会产生温室气体排放。加强污泥资源化利用，采用厌氧发酵技术，将污泥中的有机物转化为沼气，沼气可作为能源用于污水处理厂自身的设备运行或发电上网，实现能源的回收利用，减少外部能源输入。通过污泥堆肥技术，将处理后的污泥制成有机肥料，用于农业生产或园林绿化，实现污泥的资源化。

3.2回收污水中的能源与资源

污水中蕴含着丰富的能源与资源，如热能、磷、氮等。回收污水中的能源与资源，可减少外部能源与资源的需求，降低碳排放。利用污水源热泵技术，提取污水中的热能用于供暖或制冷，实现能源的回收利用。通过化学沉淀、生物富集等方法，回收污水中的磷、氮等营养元素，制成肥料或工业原料。

3.3建立资源循环利用体系

建立污水处理厂内部以及与周边产业的资源循环利用体系，实现资源的高效配置与循环利用。在污水处理厂内部，将处理过程中产生的中水回用于厂内设备冷却、道路冲洗等环节，减少新鲜水资源的消耗。与周边工业企业合作，将处理后的中水作为工业生产用水，实现水资源的梯级利用。同时，与农业园区合作，将污泥堆肥产品用于农业种植，形成“污水处理厂－工业企业－农业园区”的资源循环利用链条，提高资源利用效率，减少废弃物排放，降低能源消耗与碳排放，推动城市污水厂向低碳、循环经济模式转变。

4总结

“双碳”目标下，城市污水厂实现低碳运行是必然趋势。通过能源管理优化，升级能源管理系统、采用节能设备与技术、优化设备运行调度，提高能源利用效率；污水处理工艺优化，改进生物处理工艺、强化预处理工艺、推进深度处理工艺创新，降低处理过程中的能源消耗与碳排放；资源回收利用优化，加强污泥资源化利用、回收污水中的能源与资源、建立资源循环利用体系，实现资源的循环利用与废弃物的减量化。

参考文献：

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