近年来,我国面临严峻的水资源短缺及污染形势,而解决水污染问题最有效的措施就是建造污水处理厂,其具有显著的社会、经济和环境效益。然而污水处理领域所消耗的能源是非常巨大的,其在运行过程中需要高额的运行费用支撑,这就使得当下污水厂无论是建造还是运行都有很多难题亟需解决,能耗过大的问题已经成为污水处理行业发展的障碍。在当前我国电力资源紧缺,能源供需矛盾加大的形势下,建设能量利用效率高的污水处理厂是我国实现可持续发展战略的必经之路。然而,目前我国历来是把重点放在污水处理厂的设计建设和处理成果上面,往往忽略了污水厂的后续运行成本,这样许多污水厂就会由于污水处理资金收集不到位而减少处理过程,那么出水指标可想而之。久而久之污水处理厂就会成为一个空架子而起不到治理污水的效果。因此污水处理领域的当务之急是在分析处理单元能量转换的基础上对已建污水厂进行节能改造并对新建污水厂做节能设计。本文对典型污水处理工艺做了细致的研究,尤其是工艺和所用设备的运行状况。由此提出了可行的节能方案,主要成果如下：(1)分析了污水厂污水提升泵的工作原理以及最佳工作区域。现有污水提升泵能耗过大的原因就在于实际进水水量小于设计水量,从而使水泵无法在最佳工作区域运行。因此污水提升泵的设计要尽量避免进行估算。此外变频器的使用可以大大增强水泵的工作效率并且对设备有一定的保护作用。(2)曝气设备的能耗历来要在污水处理厂总能耗中占有很大一部分比例。本文就通过热力学理论和界面传质理论对曝气器的工作的原理和氧扩散途径进行了研究分析,得出了对曝气器的进气量进行控制是节能的关键。(3)通过对曝气过程和现有的智能控制技术进行研究,本文将模糊PID控制技术运用在污水处理领域。模糊PID控制器的使用可以将曝气设备持续工作在节能状态下,其抗外界干扰的能力非常好。(4)此外污水处理厂通常会由于节约建设资金而忽视了污泥处理的重要性。在投加药剂的时候,投加量的多少需要通过做精确的实验来确定。而能量回收的关键是对污泥做的合理的处置,将回收能量与污水厂建立起一定的利益关系这样污水厂的建设者们就会乐于建设污泥处置设施从而避免能量的浪费。