污水處理廠電氣節能措施探討

黃衛忠

（廣州市凈水有限公司荔灣管網分公司，廣東 廣州 510163）

污水處理廠的能耗按介質可以分為燃料、電能和藥劑等，其中電能消耗在總能耗占比中達到60%～90%。電能消耗在以下幾個部分：鼓風機房、污水提升、再生處理、生活照明、污水超越和其它設備等。其中鼓風機房、污水提升、再生處理和生活照明占到了電耗的大部分，污水處理廠電氣節能的措施可以從這些部位來開展。

1 選用節能設備

（1）水泵選擇。水泵是污水處理廠不可缺少的設備之一，其作用主要有提升、內回流和外回流等。常見的水泵有離心泵、軸流泵、排污泵、螺旋泵和螺桿泵等。水泵的選擇要根據實際需要。一般離心泵的效率為50%左右，能輸入懸浮廢水，常用于小型污水處理廠；軸流泵具有揚程低、流量大等特點，常用于大型污水處理廠；排污泵具有很強的耐腐蝕性，對于泥漿水、雜質污水處理效果好；螺旋泵消耗電能少、效率高，對污泥回流提升效果好；螺桿泵傳輸流量小、揚程高，適應高濃度、高粘度的污泥處理。

根據實際情況選擇合適的水泵是電氣節能的第一步，而合理使用水泵可以進一步減少污水處理廠的電能消耗。通常，污水處理廠的流量要小于水泵設計的最大流量，通過調節水泵的運轉速度可以降低軸功率輸出達到節能的目的。水泵轉速的三次方與軸功率成正比，當水泵轉速有很小變化時，軸功率變化都明顯，于是通過調節水泵轉速來減少電能消耗是很有意義的。另外一般的水泵功率因子在0.6～0.7之間，無功功率會使設備發熱，損壞設備，同時降低了有功功率，使設備效率極其低下，這時可以裝置變頻器，通過變頻器的濾波電容作用減少無功損耗，提高設備效率。最后在水泵使用中可以裝置軟啟動開關，防止硬啟動對電網設備的損害，延長設備的使用壽命。

（2）鼓風機選擇。污水處理中有一道程序就是鼓風曝氣，這是一種人工強化處理，為了使污水排放達到相關要求。鼓風曝氣工藝需要用到鼓風機，選擇合適的鼓風機除了能夠降低能耗，還能夠為以后的維護帶來便利，帶來投資效益。常用的鼓風機有羅茨鼓風機、單級離心鼓風機和多級離心鼓風機。羅茨鼓風機一般用于小型污水處理廠；單級離心鼓風機一般用于大型污水處理廠；多級離心鼓風機一般適用于中型污水處理廠。鼓風機使用方面可以通過變頻技術來調節閥門進出風風量，擋板消耗了大量的電能，從而降低了電動機功率，降低了能耗，一般通過應用變頻技術可以節約20%～30%的電能。

（3）曝氣頭選擇。曝氣頭的選擇對曝氣設備的充氧影響重大。常見的曝氣頭按材質可以分為陶瓷曝氣頭、橡膠曝氣頭和聚乙烯曝氣頭。按曝氣頭的形狀又可以分為盤式、管式和板式的。曝氣頭在使用過程中會出現膜片損壞，曝氣管涌；部分曝氣頭堵塞，曝氣不均勻；長時間使用增大了曝氣阻力損失；維修難，維護成本高等現象。一般而言，盤式曝氣器常用較多，但易出現堵塞結垢現象，管式聚乙烯曝氣頭曝氣均勻、充分，穩定性好，適用范圍廣，具有較高的推廣價值。

（4）變壓器選擇。污水處理廠中變壓器的損耗不容忽視，選購合適的變壓器對節約能源和投資都很有意義。不同類型的變壓器其材質、效率和價格都不一致。而一些低能耗的變壓器的比普通變壓器多出的價格在2～5年就可以收回來，因此選擇低能耗、高效節能的變壓器很有必要。

（5）電動機選擇。電動機在日常生活中很普遍，能耗也大，有研究表明我國三相異步電動機用電量占全國總用電量的60%以上。選擇合適的電動機，提高電動機的效率對能源節約有重要意義。國家也出臺了相關標準，如《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》就對電壓小于690V，功率小于315kW的異步電動機進行了規定。在選用此類電動機時，其節電率要大于15%。污水處理廠電動機一定要達到相關標準，不達標準的要禁止使用。

2 配電系統節能措施

（1）線纜的損耗控制。在污水處理廠中有很多條線纜為處理設備供電，當電流流過時由于電阻的存在會產生損耗。線纜的電能損耗占整個設備損耗的3%～5%。我們知道線纜電能損耗公式為：

其中：△P為線纜電能損耗，kW；I為線纜電流（A）；R為線纜電阻，Ω；ρ為電阻率；L為線纜長度；S是線纜截面積。

由公式（1）可以看出，線纜電路損耗和電流、電阻成正比，可以通過降低電流和電阻來減少能耗。我們知道污水處理設備的功率是一定的，要減小電流，就得提高電壓，于是對于污水處理廠的大功率設備建議提高電壓來減少能耗。還可以通過降低線纜電阻來降低能耗，由公式（2）可知，降低電阻R可以通過減小線纜電阻率和線纜長度，提高線纜截面積來實現。具體來看就是選擇電阻率低的銅質線纜材料，減少線纜長度需要對污水處理設備進行合理布局，使線纜盡量少走彎路，多走直線等，線纜截面積提高會增加相應投資，于是選擇合適大小截面積線纜即可。

（2）變壓器損耗控制。在污水處理廠的實際運行過程中，變壓器臺數可能不止一臺，經常會出現變壓器負載太高或太低的情況，同時電能在早中晚的不同情形下價錢也不一樣。于是應根據實際情況，合理調節變壓器臺數使其在最佳負載運行，如白天和晚上電價不一致，可以在白天和晚上安排不同的任務量。考慮到一般變壓器的負載率在0.5～0.6，因此在實際過程中可以根據污水廠的工作變化，控制變壓器負載率在0.5～0.7之間。對于變壓器的容量選擇不應該片面追求大小選擇，因為小容量的變壓器是可以降低空載損耗，但是實際情況中大容量的變壓器總的損耗卻更低，于是在選購變壓器時應考慮其負載損耗、空載損耗和經濟運行負載等。

（3）功率因數提高。配電系統中除了降低線纜的能耗可以降低無用功，還可以通過集中和分散的方式來提高有功功率。如在選擇設備時盡量選用功率因數高的設備，對于低壓設備應采取集中補償方式，而污水處理廠中的一些功率因數很低的設備可以進行分散式的就地進行補償，分散式補償方法簡便可靠，能增大整體的功率因數，避免嚴重的電壓波動等現象，這樣可以降低無功功耗，節省能耗，還能很好的保護儀器設備。提高無功功率除了能節約電能損耗還能產生很好的經濟價值。

3 照明系統節能措施

（1）選擇節能光源。污水處理廠分為工作區和辦公區，同時污水處理很多時候在晚上進行，于是污水處理廠選擇合適的節能光源對電氣節能很有必要。如在車間、廠房區，在選擇光源時除了考慮節能需要，還要有一定亮度，一般可裝置一些金屬鹵化燈、大功率細管熒光燈和高壓鈉燈等節能光源；對于辦公區域、值班室和配電室等對亮度需求不是很大時，可以選擇小功率或細管徑的熒光燈或金屬鹵化燈等來節約電源。

（2）選擇合適電源配件。鎮流器是電燈的一個重要配件，而普通的電感鎮流器對線路損耗大，還極易發生故障或損耗，維護成本高。因而，應選擇低能耗的電感鎮流器或電子鎮流器等。這樣可以降低能耗，節約資源，同時減少維護成本。

（3）合理設置燈控。節約用電的意識已深入人心，但是實際情況中因為人的原因總是會發生浪費電能的現象，于是在污水處理廠不同區域設置不一樣的燈控開關是很有必要的。如車間、廠房等工作區應設置總的手動開關燈控，并由專人負責，保證生產需要，節約電能。而在辦公區域、值班室等應設置一燈一控，在方便辦公人員工作的同時節約能源。對于走道、樓梯間和衛生室等一般可設置聲控開關，方便人們的同時也無需專人負責，節約人力。而廠區的道路照明燈一般可設置自動關閉，如晚上打卡，白天關閉，只需在夏天、冬天等因為白天夜晚時長不一而進行設置，在大大節約電能的同時也節約了人力。

4 結語

綜上所述，可以看出污水處理廠的電氣節能措施有很多，可以從節能設備的選擇入手，還可以通過對配電系統、控制系統等進行一些節能處理，同時對廠區內的照明系統改造也可以大大節約電氣能源。污水處理廠電氣節能措施除了上述提到的方法外還有很多，最重要的是在污水處理廠建設前，要根據實際情況做好頂層設計，協調好各處理部位的關系，只有這樣污水處理廠才能產生經濟效應，持續穩定運行。