污水处理是能源密集型的综合技术。一段时期以来，能耗大、运行费用高一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设，建成的一些污水处理厂也因能耗原因处于停产和半停产状态。在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈。能否解决耗污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。能耗是否较低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决定性因素，开发能效较高的污水处理技术，合理设计及运行污水处理厂，必将是未来污水处理厂设计和运行的必由之路。
1、沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要动力设备的沉砂池，如平流沉砂池。采用重力排砂，避免使用机械排砂，这些措施都可大大节省能耗。
2、二次沉淀池
二次沉淀池中对排泥设备的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
3、初次沉淀池
初次沉淀池的能耗较低，主要能量消耗在排泥设备上，采用静水压力法无疑会明显降低能量的消耗。
4、污水提升泵房
污水提升泵房要节省能耗，主要是考虑污水提升泵如何进行电能节约，正确科学的选泵，让水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，减少污水的提升高度来降低水泵轴功率N也是有效的办法，定期对水泵进行维护，减少摩擦也可以降低电耗。
5、污泥处理
污泥处理系统节能研究主要集中于污泥处理的能量回收。从污水污泥有机污染物中回收能量用于处理过程早在上世纪初就已投入实践，但能源危机之前一直不受重视。目前有两种回收途径：一是污泥厌氧消化气利用，一是污泥焚烧热的利用。
消化气性质稳定、易于贮存，它可通过内燃机或燃料电池转化为机械能或电能，废热还可回收于消化污泥加热。因此利用消化气能解决污水厂不同程度的能量自给问题。林荣忱等人比较了沼气发电机和燃料电池两种利用形式，认为燃料电池能量利用率高，具有很好的发展前途。对消化气的最大化利用是提高能效的主要方式。沼气发电机组并网发电的研究和应用在国内已有应用实例，是大型污水处理厂的沼气综合利用的可行途径。
另外一种能量回收方式是将城市固体废物焚烧场建在污水处理厂旁，将固废与污水污泥一起焚烧，获得的电能用于处理厂的运转。
城市污水处理的能耗分析研究与节能技术和手段的发展往往并不同步。由于污水处理能量平衡分析方法研究的欠缺，节能措施的制订和实施常常超前。而多数节能途径和手段常常由处理厂的操作管理人员结合各处理设施实际情况提出，具有经验性和个别性，不一定能适用于其他污水厂甚至是工艺相似的污水厂;另一方面，从广义上说，污水处理学科领域的技术创新、新材料和新设备的使用都蕴涵着节能增效的潜力，因而节能的途径和手段往往是很宽泛的。
6、生物处理构筑物
国外的学者通过能耗和费用效益分析比较了生物处理工艺流程，他们认为处理设施大部分的能量消耗是发生在电机这类单一的设备上，因而节能应从提高全厂功率因数、选择高效机电设备及减少高峰用电要求等方面入手。他们提出的节能措施既包括改善电机的电气性能，也包括解决运转的工艺问题，还包括污水厂产物中的能量回收。
曝气系统的能耗相当大，对曝气系统能耗能效的研究总是涉及到曝气设备的改造和革新。新型的曝气设备虽然层出不穷，但目前仍然可划分为2类:第1种是采用淹没式的多孔扩散头或空气喷嘴产生空气泡将氧气传递进水溶液的方法，第2种是采用机械方法搅动污水促使大气中的氧溶于水的方法。微孔曝气，曝气扩散头的布局和曝气系统的调节这些都是节能的有效措施。在传统活性污泥处理厂曝气池中辟出前端厌氧区，用淹没式搅拌器混合的节能、生物除磷方案。这一简单的改造可以节省近20%的曝气能耗，如果算上混合用能，节能也达到12%。自动控制系统的应用于污水处理节能，曝气系统进行阶段曝气，溶解氧存在浓度梯度，既减少了能耗，又可以改善处理效果，减少污泥量。
生物膜法处理工艺采用厌氧处理可以明显降低能量的消耗。
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