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(shí)，污水處理約占0.4%。同時(shí)，在污水處理過(guò)程中，與美國污水處理廠(chǎng)0.2kW·h/m3和日本污水處理廠(chǎng)0.26kW·h/m3的平均電耗指標相比，中國污水處理廠(chǎng)的污水平均電耗約為0.3kW·h/m3。節能空間遠高于發(fā)達國家。這說(shuō)明污水處理廠(chǎng)節能降耗的重要性和緊迫性。

一、污水處理廠(chǎng)的能耗特點(diǎn)

污水處理廠(chǎng)的能耗類(lèi)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(chǎng)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(chǎng)還采用去除法。單位BOD5能耗、單位去除COD能耗、單位人口服務(wù)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(chǎng)的能效指標與以下因素有關(guān):

(1)污水處理規模。當其他因素相同時(shí)，在設計處理能力范圍內，污水處理廠(chǎng)單位綜合處理能耗與處理規模成反比；

(2)進(jìn)出水的水濃度。進(jìn)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(guò)程。在通常使用膜處理裝置的污水處理廠(chǎng)，膜生物反應池中MLSS濃度高，需要增加水動(dòng)力和曝氣強度，泥水分離過(guò)程中必須保持膜驅動(dòng)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(huì )增加設備的綜合處理能耗。

二、根據工廠(chǎng)的功能單元，污水處理廠(chǎng)能耗的統計范圍為:

(1)生產(chǎn)系統，包括格柵、預處理系統、生化反應系統和回收系統。需要注意的是，當污水處理廠(chǎng)的能耗是標準分析和水平比較時(shí)，需要統一生產(chǎn)系統的能耗統計。一些污水處理廠(chǎng)的生產(chǎn)系統不包括深度處理，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，包括供電系統、機修車(chē)間和倉庫等。

(3)輔助生產(chǎn)系統，包括辦公室、食堂、班組、車(chē)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(gè)污水處理過(guò)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(gè)污水處理廠(chǎng)的55%-60%，其中能耗最大，排污部門(mén)。

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

1、預處理

污水提升和混合的泵系統是預處理單元的高能耗環(huán)節。泵功率、電機、驅動(dòng)系統和流量控制方法是影響泵效率的主要因素。如果實(shí)際運行條件不能滿(mǎn)足泵的最佳效率點(diǎn)，泵內液體的湍流、摩擦和回流將導致泵系統效率和揚程的降低。預處理裝置的主要耗能設備包括污水提升泵、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%。曝氣系統的能耗受好氧菌數量、進(jìn)水、出水水質(zhì)、處理工藝、處理規模和使用壽命的影響。生化處理裝置的主要耗能設備包括鼓風(fēng)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、脫水和穩定化。污泥處理系統的能耗與污泥量、污泥泵的選擇和運行以及含水率有關(guān)。

污水處理廠(chǎng)各處理環(huán)節改進(jìn)后的AAO工藝主要耗能設備:

(1)預處理包括污水提升泵、沖洗泵、事故排污泵和羅茨鼓風(fēng)機；

(2)生化處理環(huán)節為潛水推進(jìn)器、好氧至缺氧回流泵和鼓風(fēng)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(chǎng)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。結果表明，羅茨曝氣風(fēng)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%。