污水處理廠電氣節(jié)能措施淺析

胡智龍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，污水處理越來越受到重視。本文對城市污水處理廠電氣設(shè)計的節(jié)能原則、節(jié)能途徑，著重從變壓器選型、提高功率因數(shù)、減少線路損耗、電機(jī)節(jié)能、照明節(jié)能等環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以保障污水處理廠的正常運(yùn)行。同時，在遵守行業(yè)規(guī)范和滿足行業(yè)特點(diǎn)要求基礎(chǔ)上，也論證了城市污水處理廠自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)及實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：水處理；

電氣節(jié)能環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本前提。環(huán)境為我們生存和發(fā)展提供了必需的資源和條件。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題已經(jīng)作為一個不可回避的重要問題提上了各國政府的議事日程。污水處理廠的主要作用是通過處理工業(yè)和生活中的廢水使水凈化后能夠循環(huán)利用。但是許多污水處理廠在處理廢水時耗能過大，浪費(fèi)現(xiàn)象明顯，甚至入不敷出。因此降低污水處理廠耗能問題迫在眉睫，降低成本做到真正的節(jié)能具有較為重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。

一、污水處理廠能耗構(gòu)成

通過對該廠氧化溝處理工藝及深度處理工藝分析，主要的耗能設(shè)備及產(chǎn)品有：工藝要求的介質(zhì)提升設(shè)備進(jìn)水提升泵、回流污泥泵、剩余污泥泵、加藥泵、反沖洗水泵；維持工藝需氧要求的空氣供給設(shè)備氧化溝曝氣機(jī)；用于工藝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備如格柵除污機(jī)、砂水分離器、漩流沉砂器、污泥濃縮脫水機(jī)、吸泥機(jī)、無軸輸送機(jī)、紫外線消毒設(shè)備；使雜質(zhì)免于沉降的攪拌設(shè)備厭氧池攪拌機(jī)、儲泥池攪拌機(jī)以及用于日常生活的照明、空調(diào)、通風(fēng)、電熱水器等。在污水廠中污泥濃縮脫水機(jī)，濾布反沖洗，濾池反沖洗，藥液配制；綠地和廠區(qū)道路澆灑用水以及衛(wèi)生設(shè)施沖洗、洗浴、車間地面沖洗以及食堂生活需要一定的用水。用于污泥絮凝所需一定的高分子化學(xué)藥劑以及在深度處理混凝反應(yīng)需要一定的絮凝藥劑量。污水廠中的一些生活辦公場所如綜合樓、食堂、浴室、值班室等，由于該污水處理廠所處地域，所以冬季需要一定采暖設(shè)施。

1污水處理廠能耗構(gòu)成分析

污水處理廠由于需要提升污水并需生化處理污水，需要大量的工藝用電設(shè)備（如提升泵及鼓風(fēng)機(jī)等），為之需配套大量的供電及配電設(shè)備，并需設(shè)置較大的車間及水池池體。因此，污水處理廠在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較大的設(shè)備電能消耗及電氣設(shè)備自身損耗，所以必須采取有效的節(jié)能措施。措施主要分為工藝節(jié)能、建筑節(jié)能和電氣節(jié)能三部分。

1.1工藝節(jié)能

本項目運(yùn)行中主要能耗是工藝設(shè)備用電、藥劑、電氣設(shè)備損耗等。而主要耗能設(shè)備是污水提升泵、污泥提升泵和鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備、送水泵等，用電量約占65%。污水處理廠污水提升泵、污泥提升泵采用高效率的潛水式污水泵。在確定水泵型號時力求水泵的實際運(yùn)行工況點(diǎn)位于水泵特性曲線的高效段，并且進(jìn)水泵及回流污泥泵裝有變頻調(diào)速及軟啟裝置，可根據(jù)水量情況由PLC自動控制以達(dá)到節(jié)能目的。曝氣池采用低速潛水推進(jìn)器，其池形和推進(jìn)器布置合理，使其單位體積輸入功率最低。此外微孔曝氣器選用微孔橡膠膜管式曝氣器，提高了供氧量能力及轉(zhuǎn)移效率。鼓風(fēng)機(jī)選用高速離心風(fēng)機(jī)效率高，采用變頻控制供氣，根據(jù)生化池溶解氧DO值，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，風(fēng)量調(diào)節(jié)范圍為50%～100%，降低能耗，節(jié)約電能。污水處理廠部分出水進(jìn)行深度處理后充分回用于廠區(qū)綠化、道路澆灑、沖洗水等，減少新鮮水用量，此外還可用作脫水機(jī)濾帶沖洗水。

此外本工程工藝流程盡量減少轉(zhuǎn)折和迂回，降低污水、污泥提升揚(yáng)程，節(jié)省電耗。并盡量采用渠道配水，使水頭損失降低到最低限度，以節(jié)約能源。

1.2 建筑節(jié)能

屋面采用膨脹珍珠巖作保溫、隔熱處理。單層建筑外墻采用240mm厚灰砂磚，外貼聚苯板做保溫。建筑門、窗采用鋁合金節(jié)能材質(zhì)。

1.3 電氣節(jié)能

除上述工藝節(jié)能措施以及建筑節(jié)能措施外，電氣系統(tǒng)的節(jié)能措施同樣至關(guān)重要。主要包含供配電系統(tǒng)節(jié)能、電氣線路節(jié)能、電氣設(shè)備節(jié)能、控制系統(tǒng)節(jié)能、照明系統(tǒng)節(jié)能等措施。下文著重分析探討各項電氣節(jié)能措施。

二 污水處理廠電氣節(jié)能的措施

2.1 變壓器配置

變壓器耗能由空載損耗和負(fù)載損耗兩部分構(gòu)成。所謂空載損耗是指電路中其他設(shè)備沒有運(yùn)轉(zhuǎn)時變壓器自身的耗能，空載損耗至于變壓器自身的性質(zhì)有關(guān)，與電路中的電負(fù)荷無關(guān)。而負(fù)載損耗，顧名思義即為電路中的負(fù)荷引起的電能的損耗，它主要與變壓器制作工藝有關(guān)。

通常情況下變壓器的實際負(fù)載率只有50%，為了節(jié)能的考慮，可以將變壓器的負(fù)荷率提升到70%～80%的水平。污水處理廠中隨著其投入使用的時間的延長其處理的污水會增多，直至達(dá)到污水處理廠的負(fù)荷值。所以應(yīng)該在污水處理廠中設(shè)計兩臺或三臺不同型號大小的變壓器，對于不同時期根據(jù)不同的污水量，選擇適宜的變壓器或者組合。這樣當(dāng)污水量較小時，可以選用較小的變壓器，防止使用大變壓器時負(fù)荷率小而造成浪費(fèi)；當(dāng)污水量較大時，可以選用較大的變壓器或者一大一小搭配使用，這樣既滿足了污水處理的能量供應(yīng)又減少了能量的浪費(fèi)現(xiàn)象。

2.2 低壓配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化

使用低壓配電系統(tǒng)是電氣節(jié)能的一個重要措施。對于低壓配電系統(tǒng)的使用中備受工程人員青睞的無功補(bǔ)償，具有如下好處：一般不需要其它的保護(hù)設(shè)備而只需要在用電設(shè)備中并聯(lián)一個專用電容即可；降低高低壓電網(wǎng)的電量的損耗，提高電能利用率。綜上所述，低壓配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償具有簡單實用和經(jīng)濟(jì)節(jié)能的兩大優(yōu)勢。

2.3 減少電能在線路傳輸中的損耗

電路設(shè)備中用以傳輸電流的電纜電線，不同的材質(zhì)具有各異的原料成本和耗能性質(zhì)。對于電氣節(jié)能的考慮，通常選用電導(dǎo)率更小的原料，如銅芯的電導(dǎo)率小于鋁芯的，盡管銅芯的原料成本高于鋁芯，但由于其電導(dǎo)率低，長期使用下節(jié)約的電能可以有效地補(bǔ)償原料成本的差異，甚至可以體現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)價值；由于金屬材質(zhì)的電阻與其長度成正比，所以需盡可能地減小電纜的長度。

2.4 電機(jī)配置及控制的優(yōu)化

污水處理廠的主要設(shè)備是電機(jī)，包括各類水泵、污泥泵、風(fēng)機(jī)、攪拌器（推進(jìn)器）等，絕大部分的能耗都是由電機(jī)消耗的。所以污水處理廠的電機(jī)的設(shè)計應(yīng)該考慮電機(jī)的容量及數(shù)量配置以及電機(jī)運(yùn)行管理的科學(xué)性，選用可靠性好，使用效率高的電機(jī)。合理選擇電機(jī)容量，使輸出功率與機(jī)械負(fù)載功率相匹配，提高電機(jī)的負(fù)載率，是改善其自然功率因數(shù)的有效辦法。

2.5 照明系統(tǒng)節(jié)能

污水處理廠的照明系統(tǒng)數(shù)量龐大，耗電成本在污水處理廠的運(yùn)行成本中具有較大的分量，一般可以達(dá)到5%。照明系統(tǒng)設(shè)計時，宜選用直射貫通比高、控光性能合理的燈具，且應(yīng)該具有性能穩(wěn)定、可靠度高以及電能損耗較低的特點(diǎn)。選用綠色環(huán)保節(jié)能型燈具是體現(xiàn)電氣節(jié)能的一個較為直接而行之有效的措施。城市污水處理廠的室外照明應(yīng)采用智能控制，由照明自動控制裝置或自動控制根據(jù)不同區(qū)域、不同時段自動控制燈具的開關(guān)。

結(jié)束語： 污水處理廠的節(jié)能措施很多，比如廠區(qū)布置因地制宜，合理降低水泵的揚(yáng)程。在選用節(jié)能的新設(shè)備上，我們應(yīng)具體了解其原理、性能、效果，或從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行比較后，再選定節(jié)能設(shè)備，以達(dá)到真正節(jié)能的目的；而在選擇合適的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置時， 我們也應(yīng)了解當(dāng)?shù)爻鞘形鬯幚韽S自動控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，再結(jié)合具體的生產(chǎn)工藝要求和處理規(guī)模，才能實現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能，這也是一個污水處理廠自動控制系統(tǒng)成功的關(guān)鍵所在。