關于城市生活污水處理廠電氣設計的研究思考

鄭恒軍 曹政柳

摘 要：隨著城市化進程的不斷加速，我國國民經濟也得到了快速的發展，但隨之而來的是城市環境污染問題。城市環境污染中最為嚴重的水資源污染已經成為了當前急需解決的重要問題。文章主要對城市污水處理廠電氣設計進行了分析和研究，希望能為我國的生活污水處理提供有益的建議。

關鍵詞：城市；生活污水；處理廠；電氣設計

前言

興建污水處理廠是防止水污染最有效和徹底的措施之一，將污水進行處理后，排放到環境中或進行二次利用。污水處理廠的規模數量越來越大，數量越來越多，若中斷供電，停止供水或排水，將造成重大損失，給城市生活帶來嚴重的影響。因此，合理的供配電系統設計是保證污水處理廠正常運行的必要前提。

1 城市污水處理廠電氣設計

1.1 水處理廠電氣設備特點及設計原則

污水處理廠工藝及設備性能要求供電可靠，一般不允許停電。污水處理廠供電系統應按二級負荷標準實施。污水處理廠中的主要電氣設備包括以下兩類：（1）羅茨鼓風機等中壓大功率設備，采用中壓供電方式；（2）格柵機、潛污泵、電動閥門等低壓設備，一般采用按流程分區供電方式。針對以上特點，污水處理廠的供配電系統設計應遵循以下原則：a.從供電的可靠性，污水廠供電一般采用兩路電源。b.根據不同設備的功率大小及電壓等級，合理配置變配電室，優化負荷組合，減少供電長度，節約電力設備成本。根據當地電力部門要求，合理配置無功補償裝置。c.根據設備需要，選擇合適的啟動方式，并兼顧對整個系統及周圍設備的影響。d.考慮周圍環境及氣候影響。安裝防雷設備，選用合理的接地方式。

1.2 變配電所地址選擇

污水處理廠的電氣設計以10kV終端桿為分界點，終端桿以下部分屬設計范圍內，終端桿以上部分（電源外線）不屬于業務范圍。

在選擇10kV變電所地址時應根據周邊的環境和用電負荷情況等進行綜合考慮。（1）接近負荷中心；（2）接近電源側；（3）進出線方便；（4）運輸設備方便；（5）不應設置在有劇烈震動或高溫的場所。

污水處理廠用電負荷比較集中的一般為出水泵房、提升泵房、綜合設備間臭氧發生間等處；在設置變電所位置時還應充分考慮廠區工藝流程及總圖布置。合理的設置變電所的位置，可以有效地節能，節約污水廠中的電纜敷設成本。

1.3 供配電系統設計

以某一城市生活污水處理廠為例，規劃污水處理能力8萬m3/d，設備包括污水提升泵、厭氧池水下攪拌機、缺氧池水下攪拌機、好氧池水下攪拌機、羅茨鼓風機、污泥回流泵、PLC電源等為二級負荷。由市電引入兩路10kV電源，采用單母線分段結線，中間設母聯開關（不自投）。由1000kVA的干式變壓器供電，一用一備，負載率控制在75%左右。正常工作時，母聯開關合閘。當0.4kV低壓配電系統的一臺變壓器發生故障或檢修時，由系統內另一臺變壓器承擔全部負荷的100%運行。對于重要負荷分別從兩段母線各引出一回供電。按照靠近負荷中心的原則，將變配電房布置在離粗格柵及提升泵房和鼓風機房等用電功率比較大的設備房比較近的位置，以降低配電線路的電能損耗。

1.4 配電安全設置

首先在落地配電箱的底部應適當地進行抬高，高出的部分應高于地面50mm，室外的話則不能低于200mm。同時應在起底座周圍采取封閉措施，避免老鼠或者其他的動物等進入到箱體內。其次，配電室內相鄰的兩段母線，其中的任何一條母線有一級負荷時，相鄰的兩端母線則應該采取相應的防火措施，避免造成不必要的安全問題。當高壓及低壓配電設備在同一室內的情況下，如果兩者間的一側柜有漏出的母線，那么兩者之間的凈距離就一定要控制在兩米以上。

1.5 電纜敷設

在建筑物內采用電纜溝及電纜橋架敷設，且控制電纜與動力電纜要求分層分側布置。當電纜穿管敷設時，可以考慮多埋一些備用管，為日后線路維護和增容等做準備；電纜數量較少，線徑較小的情況下，可以采用電纜手井（電纜在六根及以下可不設電纜井）；電纜較多，線徑較大的情況下，需要考慮設置電纜人井。在廠區宜采用電纜溝、直埋及電纜橋架敷設電纜。從變配電室引出至室外，在土建時預留好相應尺寸的孔位，可減少不必要的二次穿墻工作，提高施工的效率。

在設計布置室外電纜溝時須與給排水專業密切配合，注意避開主要的給排水管線。同時需注意室外電纜溝內的排水問題，應在電纜溝內每隔60m左右設置一個600mm×600mm×800mm的電纜井。

1.6 主要設備選擇

設備選擇是電氣設計中的重點內容，應當盡量選擇先進、可靠的設備，同時也應注意結構上的經濟性和實用性。10kV高壓開關柜，可以使用中置式金屬鎧裝移開式高壓開關柜。主開關則采用真空斷路器，操作電源使用DC220V。這種設備有著可靠性高和操作簡單等優點。變壓器的選擇可以使用干式變壓器，接線方式采用D.Yn11結線組別，這種變壓器工作比較穩定，效率高，同時機械性能也較好，有著低噪音等優質的特點。

2 城市生活污水處理廠自控設計

2.1 集水池

在進行集水池設計中首先應在粗格柵欄中設置液位，同時在封閉的柵欄間內設置硫化氫的檢測設備[3]。對格柵除污機和輸送機等進行嚴密的監控。

2.2 進水泵房

在進水泵房設計中，首先在進水井內應設置超聲波液位儀，以測量的標準來作為進水泵的控制依據。同時泵出水管應設電磁流量計，以此作為污水處理廠的處理量計算依據。

2.3 沉砂池

沉砂池設置中，細格柵池內應設置超聲波液位差計，液位值用來做沉砂池的控制參數，控制細格柵的清污動作。此外，出水井內應設置固體懸浮物檢測系設備，電動閘門也閥門等設備應設置監控。

2.4 污泥消化池

在進泥管設置中應放置電磁流量計、溫度變送器等，同時在池頂應設置雷達液位計，氣相壓力變送器。中部設置溫度變送器以及產氣管的沼氣流量計。此外，應設置攪拌機和污泥泵等監視和控制。

2.5 儲泥池

儲泥池適宜設置以下幾種監視和控制點，首先設置分體式超聲波泥位機，根據泥位的儲備量和泥泵的運行狀態來進行控制儲泥池的進泥量和排泥量。同時應設有攪拌機和泥泵監視等來進行控制。

3 結束語

隨著我國的城市化進程不斷加快，環境污染也越來越嚴重，污水處理廠的開設將有效地減少污水對環境所造成的污染，因此，應得到大力的發展。電氣設計是城市污水處理廠當中的一部分，做好電氣設計工作將有效促進城市污水治理工作的開展，凈化城市環境，推動我國的可持續發展。

參考文獻

[1]李文樸，趙永杰，王蕭.淺談城市污水處理廠運行機制和發展模式[J].河北建筑工程學院學報，2012，1（3）：52-55.

[2]李偉民，鄧榮森，胡鋒平，等.污水處理廠可行性研究報告評審標準的探討[J].重慶建筑大學學報，2012，2（3）：12-16.

[3]馮生華.淺談建設污水處理廠的五大問題[J].天津建設科技，2013，2（1）：60-62.

[4]李勇.污水處理廠與火電廠在“三廢”處理上實現互補的可行性[J].中國給水排水，2011，1（12）：55-60.

作者簡介：鄭恒軍（1987-），男，浙江省杭州人，工作單位：中國市政工程中南設計研究總院有限公司，研究方向：電氣設計。