污水處理廠電氣節能措施分析

李中杰

【摘要】城市生產生活水平的提升，使得污水總量也在不斷增加，而污水處理廠工作動力為電能資源，這就決定了污水處理能耗較大。因此，必須要結合污水處理廠工作模式特點，對電氣系統進行節能研究，積極應用各項新型技術，在保證污水處理效果的同時，提高電力資源應用綜合效率。

【關鍵詞】污水處理廠；電氣系統；節能技術

基于環保理念為降低污水對生態環境的影響，其提高水資源利用效率，需要對污水處理廠工作模式進行優化，對各類資源進行優化配置。就我國污水處理廠運行現狀來看，大多數并未采取節能措施，整個污水處理過程中電能損耗過大，甚至存在嚴重的資源浪費。為提高污水處理廠工作綜合效益，必須要以其供配電系統為對象，積極應用各項先進技術，提高系統運行節能效果。

一、污水處理廠電氣節能方向分析

1.變電站設計優化

對降低電力能耗，需要合理設計變電站以及配電室位置，對全長運行負荷進行分析，將其設計到中心位置。例如將變電站設計在鼓風機房、出水泵房等用電量較大的建筑物附近。此種設計方式可以減少配電半徑，進而可以降低供電電纜以及各類線路損耗，在降低電力資源損耗的同時，提高供電系統運行穩定性與安全性。另外，還應合理設計變電器數量與容量，避免數量過多造成資源浪費，以及數量較少而影響系統運行穩定性。

2.變壓器設計優化

在對變壓器進行設計時，應盡量保證其運行處于最佳經濟負載率狀態，為減少電力資源的損耗，還應以電廠生產用電性質來其運行臺數進行調整，一般情況下將其負載率控制在0.5～0.7范圍。變壓器損耗主要包括鐵損與銅損，其中鐵損值大小主要受鐵芯材質影響，運行負荷并存在任何影響。而銅損與負荷電流平方成正比關系，負載電流為額定值時的銅損，又稱為負載損耗，計算公式為：△P=Po+β2Pk，其中△P表示有功功率損耗；Po表示變壓器空載損耗；Pk表示變壓器短路損耗；β表示變壓器負載率。

3.抑制高次諧波優化

諧波的存在會影響電氣系統運行穩定性，且會使得設備在運行過程中產生大量熱，加劇設備運行損耗。因此，從節能要求出發，需要利用各項技術來降低系統內存在的高次諧波含量。例如對低壓變壓器應用△/YO-11點接線方式，避免3次以及3n次諧波對電網產生污染。另外，還應結合污水處理廠運行特點，選擇合適的帶消協電抗器，并將其與電容器組以并聯方式設計成系統補償裝置，利用并聯諧振來消除諧波對電容器產生的不良影響。

4.配電系統功率因數優化

對污水處理廠配電系統功率因數進行調整，適當的提高能夠有效減少電氣系統線路以及變壓器的運行損耗。功率因數的提高，代表著無功功率的減少，在向同一負荷功率提供的負荷電流相應降低，基于此能夠提高變壓器與線路截面選擇的合理性。與原有電氣系統相比，降低功率系統不斷可以達到降低損耗的目的，同時還可以控制系統建設投入成本。另外，在對污水處理廠電氣系統進行節能設計時，需要對系統運行負荷進行計算，主要包括工業動力負荷與輔助照明負荷兩部分，且動力設備負荷分為鼓風機與泵類負荷兩部分。其中，主動力設備的負荷按照軸功率法計算，其余設備負荷則采用系數法計算，另外輔助照明負荷以及辦公用電負荷則以建筑面積為依據進行電指標計算。

二、污水處理廠電氣系統節能措施分析

1.工程概述

以某污水處理廠為例，對其電氣系統節能設計措施進行研究。該污水處理廠主要應用A2/O工藝，目前已經完成一、二期升級擴容工程，污水處理能力為5萬t·d-1，處理后出水水質滿足相關專業標準。就該廠生產現狀來看，主要成本為電費，電力能源損耗嚴重，主要集中在進水提升泵房、高效濾池、鼓風曝氣系統等部分。其中，進水提升泵房設備容量占到廠內總設備容量的25%，高效濾池設備占據總設備容量7%，以及曝氣系統占據總設備容量的40%，各部分綜合運行能耗可以占據到廠內污水處理電力能耗的80%以上。對電氣系統進行節能改造，需要將其作為對象進行分析。

2.節能技術

2.1 進水提升泵房

對此部分系統采用變頻技術進行控制，提高其工作運行效率，對此子項系統前端集水井、管網以及調節池等進行優化，提高其蓄水能力，可以有效提高水泵前水位，降低是泵吸水揚程，且在運行過程中可減少泵啟停次數，能夠降低部分運行損耗。水泵軸功率計算公式為N=ρQH/η，根據公式進行分析，水泵安裝運行后，水泵運行效率η以及流體密度ρ為恒定值，設備軸功率N與水泵實際流量Q、有效揚程H則為正比例關系。這樣在不改變實際流量Q時，降低其運行有效揚程，則其軸功率N越小。由此可以得出，對水泵前水位進行適當的提升，可以起到一定效果的降低損耗效果。

2.2 高效濾池設計

本廠為保證處理后排出水質達到國家一級A排放標準，在二期改造工程階段，對處理工藝增加了高效濾池環節，這樣沉池水經過中間水池提升到高效濾池后，經過消毒處理便可達到排放標準。對此部分進行節能優化，首先需要對出水在線監測設備以及水質化驗監測值為依據，在確定二沉池水質達到排放要求后，停止高效濾池的使用，減少此部分設備運行產生的電能損耗?；蛘呤潜O測到二沉池出水水質即將超標的情況時，降水提升到高效濾池內處理，確保處理后水質達到排放要求，在水質穩定后關閉高效濾池設備，降低電能損耗。本廠污水處理工藝中共設置有15個單池體，對其輪流進行沖洗，每天2次，每次時間保持為15min。對近幾年運行數據進行統計分析，每年可運行總天數為230d，2015年實際運行天數為125d，該單元節能效率為45.7%。

結語

對污水處理廠電氣系統進行節能設計，除了要在建設階段做好基礎功能的優化外，更重要的是要對后期生產狀態進行總結，對各項高能耗因素進行分析，結合生產工藝特點，確定節能優化對象，有針對性的采取措施進行優化，在保證污水處理效率的同時，降低電力能耗。

參考文獻：

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