汙水處理是能源密集型的綜合技術。一段時期以來，能耗大、運行費用高一定程度上阻礙了我國城市汙水處理廠的建設，建成的一些汙水處理廠也因能耗原因處於停產和半停產狀態。在今後相當長的一段時期內，能耗問題將成為城市汙水處理的瓶頸。能否解決耗汙水廠的能耗問題，合理進行能源分配，已經成為決定汙水處理廠運行效益好壞的關鍵因素。能耗是否較低，也是未來新的汙水處理廠可行性分析的決定性因素，開發能效較高的汙水處理技術，合理設計及運行汙水處理廠，必將是未來汙水處理廠設計和運行的必由之路。
1、沉砂池
采用平流沉砂，避免采用需要動力設備的沉砂池，如平流沉砂池。采用重力排砂，避免使用機械排砂，這些措施都可大大節省能耗。
2、二次沉澱池
二次沉澱池中對排泥設備的研究和排泥方式的改善是降低能耗的有效方法。
3、初次沉澱池
初次沉澱池的能耗較低，主要能量消耗在排泥設備上，采用靜水壓力法無疑會明顯降低能量的消耗。
4、汙水提升泵房
汙水提升泵房要節省能耗，主要是考慮汙水提升泵如何進行電能節約，正確科學的選泵，讓水泵工作在高效段是有效的手段，合理利用地形，減少汙水的提升高度來降低水泵軸功率N也是有效的辦法，定期對水泵進行維護，減少摩擦也可以降低電耗。
5、汙泥處理
汙泥處理係統節能研究主要集中於汙泥處理的能量回收。從汙水汙泥有機汙染物中回收能量用於處理過程早在上世紀初就已投入實踐，但能源危機之前一直不受重視。目前有兩種回收途徑：一是汙泥厭氧消化氣利用，一是汙泥焚燒熱的利用。
消化氣性質穩定、易於貯存，它可通過內燃機或燃料電池轉化為機械能或電能，廢熱還可回收於消化汙泥加熱。因此利用消化氣能解決汙水廠不同程度的能量自給問題。林榮忱等人比較了沼氣發電機和燃料電池兩種利用形式，認為燃料電池能量利用率高，具有很好的發展前途。對消化氣的最大化利用是提高能效的主要方式。沼氣發電機組並網發電的研究和應用在國內已有應用實例，是大型汙水處理廠的沼氣綜合利用的可行途徑。
另外一種能量回收方式是將城市固體廢物焚燒場建在汙水處理廠旁，將固廢與汙水汙泥一起焚燒，獲得的電能用於處理廠的運轉。
城市汙水處理的能耗分析研究與節能技術和手段的發展往往並不同步。由於汙水處理能量平衡分析方法研究的欠缺，節能措施的製訂和實施常常超前。而多數節能途徑和手段常常由處理廠的操作管理人員結合各處理設施實際情況提出，具有經驗性和個別性，不一定能適用於其他汙水廠甚至是工藝相似的汙水廠;另一方麵，從廣義上說，汙水處理學科領域的技術創新、新材料和新設備的使用都蘊涵著節能增效的潛力，因而節能的途徑和手段往往是很寬泛的。
6、生物處理構築物
國外的學者通過能耗和費用效益分析比較了生物處理工藝流程，他們認為處理設施大部分的能量消耗是發生在電機這類單一的設備上，因而節能應從提高全廠功率因數、選擇高效機電設備及減少高峰用電要求等方麵入手。他們提出的節能措施既包括改善電機的電氣性能，也包括解決運轉的工藝問題，還包括汙水廠產物中的能量回收。
曝氣係統的能耗相當大，對曝氣係統能耗能效的研究總是涉及到曝氣設備的改造和革新。新型的曝氣設備雖然層出不窮，但目前仍然可劃分為2類:第1種是采用淹沒式的多孔擴散頭或空氣噴嘴產生空氣泡將氧氣傳遞進水溶液的方法，第2種是采用機械方法攪動汙水促使大氣中的氧溶於水的方法。微孔曝氣，曝氣擴散頭的布局和曝氣係統的調節這些都是節能的有效措施。在傳統活性汙泥處理廠曝氣池中辟出前端厭氧區，用淹沒式攪拌器混合的節能、生物除磷方案。這一簡單的改造可以節省近20%的曝氣能耗，如果算上混合用能，節能也達到12%。自動控製係統的應用於汙水處理節能，曝氣係統進行階段曝氣，溶解氧存在濃度梯度，既減少了能耗，又可以改善處理效果，減少汙泥量。
生物膜法處理工藝采用厭氧處理可以明顯降低能量的消耗。
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