淺談變頻技術在污水處理廠中的應用

　　摘要：在污水處理廠采用變頻調速技術，既可實現無級調速，滿足污水處理工藝過程中各項指標對電機速度控制的要求，保證工藝流程的相對穩定，又可實現節約能源、降低消耗，減少相關設備的開停次數，延長設備使用壽命，并可解決由于工程實際運行規模與設計規模不一致帶來的運行過程的偏差，對協調各工藝流程間匹配關系，起到重要的調節作用，本文就變頻技術在污水處理廠的不同工藝流程中的應用作了全面介紹，以供廣大同行參。
　　關鍵詞：變頻技術 污水處理
　　中圖分類號：X5文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　1 風機、水泵等設備調速節能特點
　　污水處理廠內一般風機、水泵的流量有一定的變化范圍，根據風機、水泵的揚程－流量特性曲線，按照工藝要求的流量，實現變速變流量控制，是很有效的節能方法。
　　2 變頻調速技術在污水處理廠不同工藝流程中的應用
　　城市污水處理工藝按流程和處理程序劃分，可分為預處理工藝、一級處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝，以及最終的污泥處置。下面就不同階段工藝設備所選變頻設備進行論述。
　　2．1預處理工藝通常包括格柵處理、泵房抽升和沉砂處理。
　　格柵處理的目的是截留大塊物質以保護后續水泵管線、設備的正常運行。一般均采用格柵除污機進行清污，盡管除污機可采用變頻調速技術，實現除污速度的無極調節，但目前大部分污水處理廠均利用格柵前后的液位差值給出動作信號控制格柵除污機的動作，較少采用變頻調速裝置。
　　污水提升泵房的目的是提高水頭，以保證污水可以靠重力流過后續建在地面上的各個處理構筑物。污水提升泵作為污水處理廠的重要耗能設備，節能非常重要。污水提升泵采用變頻調速裝置，可根據進水流量的大小，進行調節，避免水泵的頻繁起停，延長水泵壽命。需要注意的是，一般情況下，應保持集水池的高水位運行，這樣可降低泵的揚程，在保證提升水量的前提下降低能耗。
　　沉砂處理的目的是去除污水中裹攜的砂、石與大塊顆粒物，以減少它們在后續構筑物中的沉降，防止造成設施淤砂，影響功效，造成磨損堵塞，影響管線設備的正常運行。一般分為曝氣沉砂池及旋流沉砂池。曝氣沉砂池中設備一般為刮泥機及鼓風機，因刮泥機運行速度很慢，一般僅設雙速電機運行；鼓風機為沉砂池曝氣，使污水產生一定的旋流速度，以便于污水中的較大砂粒沉淀，根據工藝需要，可將沉砂池鼓風機設為變頻調速，以調整曝氣強度，可根據進入沉砂池的水量來調整轉速。旋流沉砂池與曝氣沉砂池道理一樣，不是采用曝氣方式產生旋流速度，而是直接采用攪拌器使水流產生旋轉速度，一般可將攪拌器設為變頻調速。
　　2．2一級處理工藝主要是初次沉淀池。
　　初次沉淀池目的是將污水中懸浮物盡可能的沉降去除。該部分設備主要是刮泥機，刮泥機基本是連續或間斷勻速運行，一般不設變頻裝置。
　　2．3二級處理工藝主要是由曝氣池和二沉池組成。
　　曝氣池和二沉池組成目的是通過微生物的新陳代謝將污水中的大部分污染物變成co2和h2o。該部分作為污水處理廠的主要處理工段，組成較復雜，根據不同的工藝，設備選擇也不盡相同。以下就一般的活性污泥工藝中的一些設備及控制做一下簡單描述。
　　曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中的有機污染物質充分混和接觸，并進而將其吸收并分解的場所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統分為鼓風曝氣及機械曝氣兩大類。
　　曝氣設備主要有鼓風機及表曝機等，鼓風機及表曝機作為污水處理廠的主要設備，它們的運行工況不僅關系到污水處理效果的好壞，而且和整個污水處理廠的運行成本有極大的關系。
　　曝氣鼓風機一般采用離心式鼓風機，又分為單級高速離心風機及多級低速離心風機，對于單級高速離心風機，由于風機本身的特性要求，國內大部分污水廠均采用自動調節進口導葉片來達到節能效果，實際運行效果也不錯；對于多級低速離心風機，常采用變頻調速裝置控制，已達到節能效果。
　　對于表曝機設備，均采用變頻調速裝置來控制曝氣量，達到節能目的。無論是鼓風機還是表曝機，一般均采用曝氣池污泥混和液的溶解氧do值作為控制參數對變頻調速裝置進行調節，從而調節曝氣池的曝氣量。為防止污泥沉淀，曝氣池內還安裝有水下推進器，該設備定速運行，不需要調速。
　　二沉池的作用是使活性污泥與處理完的污水分離，并使污泥得到一定程度的濃縮。該部分設備主要是吸泥機，基本是連續或間斷勻速運行，一般不設變頻裝置。
　　回流污泥系統主要是把二沉池中沉淀下來的絕大部分活性污泥再回流到曝氣池，以保證曝氣池有足夠的微生物濃度。主要設備為回流污泥泵，應采用變頻調速裝置控制，回流污泥量主要靠回流比來調節，調節回流比的參數較多，可以根據二沉池泥位、沉降比、回流污泥及混和液的濃度等參數綜合進行調節。
　　剩余污泥系統主要是把曝氣池中每天凈增的一部分活性污泥排放，主要設備有剩余污泥泵，因為剩余污泥量的原因，剩余污泥泵電機功率一般不大，設變頻調速裝置一方面節能，另一方面也是工藝處理過程的需要，變頻剩余污泥泵的控制可由生物池的混和液污泥濃度決定，現在越來越多的污水廠在濃縮脫水前不設貯泥池，因此采用變頻調速來調節剩余污泥量就顯得更加重要。
　　污水處理廠還有一種常見的工藝為氧化溝工藝，氧化溝工藝的主要設備為轉碟或轉刷曝氣機，也有安裝表曝機的，表曝機的運行控制方式基本上采用變頻調速裝置控制，轉碟或轉刷曝氣機因為在氧化溝中安裝臺數較多，一般為了調節多采用雙速電機，很少采用變頻調速裝置控制。
　　2．4深度處理工藝
　　主要是為污水回用于工業等特殊用途而進行的進一步處理工藝。通常的處理工藝有混凝沉淀、過濾、加藥加氯等，并設有出水泵站。深度處理和一般的凈水廠工藝有相似之處，變頻裝置一般用在混凝沉淀池的刮泥機、濾站的反沖洗水泵及鼓風機、加氯加藥間的加藥泵、出水泵站的出水泵等，有關該部分的控制可參照有關凈水廠工藝控制資料，本文不再描述。
　　污泥處理廠新工藝比較多，隨新工藝及新設備的投入，控制精確度、運行經濟等多方面的要求，需要變頻調速裝置控制的設備越來越多，這就要求設計人員需根據工藝過程的特點，認真選擇，既要做到運行安全、經濟、節能，又要考慮投資的經濟合理。
　　3結語
　　實踐證明采用變頻調速技術，不僅節約能源，而且對于提高整個系統的自動化水平，減輕工人的勞動強度，降低維修費用，延長設備使用壽命和檢修周期，減輕電動機頻繁起動對電網的沖擊等各個方面，都有顯著的效果。在污水處理廠應大力推廣應用。
　　參考文獻
　　[1] 王濤. 淺談污水處理廠電氣節能設計與自動控制系統[J]. 科