污水處理廠泵房節(jié)能效果優(yōu)化

梁旭豪

摘 要：設(shè)備經(jīng)過進(jìn)改造后，不僅提升了污水處理系統(tǒng)中泵房的節(jié)能效果，還達(dá)到了降耗減排和自動(dòng)化的目的。以某污水處理廠為例，介紹了其改造前的提升泵房情況，說明了改造的初步設(shè)計(jì)，分析了改造中的調(diào)試和改進(jìn)工作，取得了良好的節(jié)能效果，以期為今后相關(guān)的工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：污水處理系統(tǒng)；變頻器；液位控制；節(jié)能改造

中圖分類號(hào)：X703.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.096

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，污水處理廠也在快速發(fā)展。提升泵和鼓風(fēng)機(jī)是污水處理工藝流程中耗能最多的設(shè)備，如果不降低這兩個(gè)設(shè)備的耗能，就會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)行成本。因此，優(yōu)化改造污水處理廠的控制系統(tǒng)，使水泵能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，是工作人員需要解決的主要問題。

1 改造前提升泵房的情況

某污廠提升泵房的離心水泵，1臺(tái)為28 kW，流量為700 m3/h，揚(yáng)程為8 m，其余2臺(tái)為20 kW，流量為410 m3/h，揚(yáng)程為10 m。在平時(shí)的使用過程中，工作人員以不同季度變化污水來水量為依據(jù)，輪流開泵，水量過大則開2臺(tái)泵，將其中1臺(tái)泵的出水閥門關(guān)小，如果在水量過小的情況下只開啟1臺(tái)泵，再將該泵的出水閥門關(guān)小。在此過程中，只靠工作人員觀察污水來水量的多少調(diào)節(jié)控制，不僅會(huì)浪費(fèi)人力，如果調(diào)節(jié)得不及時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)因水位過高或過低而抽空的情況。

2 改造的初步設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)無人操作自動(dòng)調(diào)節(jié)控制水泵，準(zhǔn)備改造提升泵的控制。經(jīng)過考慮，準(zhǔn)備根據(jù)現(xiàn)狀加裝1臺(tái)55 kW的變頻器和1套可編程控制器、1臺(tái)液位計(jì)。水泵的輸出流量則根據(jù)液位計(jì)提供的信號(hào)經(jīng)變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)和跟蹤，使輸出流量與水池液位形成閉環(huán)。考慮到在變頻器故障時(shí)，要保證提升泵可以繼續(xù)正常運(yùn)行，保留了原來的工頻控制系統(tǒng)，并與改造后的系統(tǒng)并在一起。這樣做，既多了運(yùn)行保障，又節(jié)約了改造成本。初步設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 初步設(shè)計(jì)圖

3 改造中的調(diào)試和分析改進(jìn)

安裝了新的控制系統(tǒng)后，進(jìn)行了初步調(diào)試運(yùn)行。為了能清楚地比較改造前后的能耗變化，單獨(dú)在這3臺(tái)水泵的電源上安裝電表，并每天在固定時(shí)間抄下用電量和出水量。系統(tǒng)運(yùn)行初期，2臺(tái)水泵的工作頻率會(huì)隨著液位的高低變化而自動(dòng)變動(dòng)方式運(yùn)行。但是，在運(yùn)行了2 d后發(fā)現(xiàn)，這種方式不科學(xué)，因?yàn)?0 kW水泵的揚(yáng)程較低，在頻率45 Hz以上運(yùn)行時(shí)流量是正常的，當(dāng)頻率低于45 Hz運(yùn)行時(shí)，流量馬上急劇下降，不僅會(huì)增加噸水能耗，還會(huì)降低污水處理量，這對(duì)企業(yè)運(yùn)作是非常不利的。具體情況詳見表1中的數(shù)據(jù)。

表1 水泵改造前后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況

日期 時(shí)間 運(yùn)行水泵 電表數(shù)/kW·h 出水量/t 平均噸水

電耗/元

03-10 09：00 30 kW、22 kW 0000 0000

03-15 09：00 4 220 87 500

改造前工頻電耗結(jié)果 4 220 87 500 0.048

03-20 09：00 30 kW、22 kW 5 282 1 820 612

03-22 09：00 6 272 1 840 822

經(jīng)過思考和討論發(fā)現(xiàn)，從目前的工頻運(yùn)行情況來看，30 kW水泵的揚(yáng)程和流量搭配狀況已屬于節(jié)能型的。要想處理較多的污水，同時(shí)又節(jié)能，最好的方式就是讓這臺(tái)泵保持工頻運(yùn)行。因此，將水泵改為大泵工頻搭配小泵變頻的方式運(yùn)行，當(dāng)集水池液位低于3 m時(shí)，大泵停止，小泵保持運(yùn)行；當(dāng)集水池液位低至水泵的進(jìn)水口，即0.5 m時(shí)停泵；當(dāng)集水池液位達(dá)到0.8 m時(shí)，小泵變頻啟動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)集水池液位達(dá)到3.3 m時(shí)，大泵工頻啟動(dòng)運(yùn)行。采取這種方式運(yùn)行一周發(fā)現(xiàn)，污水處理量與改造前相當(dāng)，但是，通過對(duì)水泵電度表的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，改造后，噸水平均電耗0.044 4元，與改造前的0.048 2元相比，節(jié)能7.5%.由表2可知，對(duì)比白天、晚上的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，噸水電耗在晚上水量少時(shí)較大，當(dāng)白天水量大時(shí)，電耗相對(duì)較小。

表2 30 kW水泵改為工頻運(yùn)行后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

日期 時(shí)間 運(yùn)行水泵 電表數(shù)/kW·h 出水量/t 平均噸水電耗/元

03-25 09：00 30 kW水泵工頻、22 kW水泵變頻運(yùn)行 8 915 1 894 806

21：00 9 399 1 906 920 0.040（09：00—21：00）

03-26 09：00 9 626 1 910 825 0.058（21：00—次日09：00）

21：00 10 168 1 924 325 0.040（09：00—21：00）

03-27 09：00 10 405 1 928 560 0.056（21：00—次日09：00）

21：00 10 880 1 940 153 0.041（09：00—21：00）

03-28 09：00 11 097 1 943 962 0.057（21：00—次日09：00）

計(jì)算結(jié)果 2 182 49 156 0.044

為了進(jìn)一步節(jié)能降耗，經(jīng)過多方觀察發(fā)現(xiàn)，集水池與污水管溝的落差為2.2 m，即只要集水池的液位低于2.2 m，污水管里的水就會(huì)快速地流進(jìn)集水池中。根據(jù)“水泵抽水液位差越小，流量越大”的原理，只要水泵始終保持在高液位狀態(tài)下抽水，就能盡可能地減少能耗。結(jié)合生產(chǎn)方面要盡可能地多抽水，以保證處理量的要求，將水泵的停止運(yùn)行液位設(shè)在2 m處，當(dāng)水位上升至2.3 m時(shí)，小泵才開始變頻啟動(dòng)運(yùn)行。這樣做，既保證了水泵在相對(duì)高的液位狀況下運(yùn)行，同時(shí)，也保證了在水泵停止時(shí)，管溝里的水能快速地流進(jìn)集水池中，不至于減少污水處理量。這種方式在晚上污水量少時(shí)，其節(jié)能效果比較明顯。采取這種方式運(yùn)行4 d再計(jì)算，噸水平均電耗降至0.041 1元，節(jié)能效果達(dá)到14.7%. 這說明，在晚上水量少時(shí)，水泵保持在較

2.6 加快市場(chǎng)化機(jī)制進(jìn)程

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)不少城市都參考了歐美國(guó)家在城市水污染治理方面引入市場(chǎng)化機(jī)制的方案，以此推動(dòng)治理工程的進(jìn)展。以往，我國(guó)諸多地區(qū)盲目追求GDP和經(jīng)濟(jì)效益，在污染管理方面存在很多缺陷，比如法律不完善、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)低、亂收費(fèi)等情況，這些都不利于治理工作的開展。隨著國(guó)內(nèi)水價(jià)改革步伐的加快和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，在管理收費(fèi)方面也出現(xiàn)了諸多變革，比如污染處理高收費(fèi)，環(huán)境污染監(jiān)測(cè)、污水處理設(shè)施優(yōu)惠，污水處理款項(xiàng)投資、污水處理免增值稅等多種手段，都讓市場(chǎng)上越來越多的企業(yè)參與到了水污染治理這個(gè)大工程中，從而利用全社會(huì)的力量實(shí)現(xiàn)保護(hù)水資源、治理水污染的目的。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在城市水污染問題越來越嚴(yán)峻的形勢(shì)下，必須要積極深入推動(dòng)污染治理工作，利用行政手段、法律手段和市場(chǎng)手段等，在“因地因時(shí)制宜”原則的指導(dǎo)下，加快城市水污染的治理步伐，以達(dá)到保護(hù)水資源、實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕