污水處理廠電氣節能措施淺析

胡智龍

摘 要：隨著我國經濟快速發展和城市化進程的加快，污水處理越來越受到重視。本文對城市污水處理廠電氣設計的節能原則、節能途徑，著重從變壓器選型、提高功率因數、減少線路損耗、電機節能、照明節能等環節進行了探討，以保障污水處理廠的正常運行。同時，在遵守行業規范和滿足行業特點要求基礎上，也論證了城市污水處理廠自動控制系統的結構設計要點及實現方法。

關鍵詞：水處理；

電氣節能環境是人類生存和發展的基本前提。環境為我們生存和發展提供了必需的資源和條件。隨著社會經濟的發展，環境問題已經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和生活中的廢水使水凈化后能夠循環利用。但是許多污水處理廠在處理廢水時耗能過大，浪費現象明顯，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能具有較為重要的社會意義和經濟意義。

一、污水處理廠能耗構成

通過對該廠氧化溝處理工藝及深度處理工藝分析，主要的耗能設備及產品有：工藝要求的介質提升設備進水提升泵、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備氧化溝曝氣機；用于工藝設備運轉的設備如格柵除污機、砂水分離器、漩流沉砂器、污泥濃縮脫水機、吸泥機、無軸輸送機、紫外線消毒設備；使雜質免于沉降的攪拌設備厭氧池攪拌機、儲泥池攪拌機以及用于日常生活的照明、空調、通風、電熱水器等。在污水廠中污泥濃縮脫水機，濾布反沖洗，濾池反沖洗，藥液配制；綠地和廠區道路澆灑用水以及衛生設施沖洗、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藥劑以及在深度處理混凝反應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施。

1污水處理廠能耗構成分析

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備（如提升泵及鼓風機等），為之需配套大量的供電及配電設備，并需設置較大的車間及水池池體。因此，污水處理廠在運行過程中會產生較大的設備電能消耗及電氣設備自身損耗，所以必須采取有效的節能措施。措施主要分為工藝節能、建筑節能和電氣節能三部分。

1.1工藝節能

本項目運行中主要能耗是工藝設備用電、藥劑、電氣設備損耗等。而主要耗能設備是污水提升泵、污泥提升泵和鼓風機設備、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行工況點位于水泵特性曲線的高效段，并且進水泵及回流污泥泵裝有變頻調速及軟啟裝置，可根據水量情況由PLC自動控制以達到節能目的。曝氣池采用低速潛水推進器，其池形和推進器布置合理，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移效率。鼓風機選用高速離心風機效率高，采用變頻控制供氣，根據生化池溶解氧DO值，控制風機轉數，風量調節范圍為50%～100%，降低能耗，節約電能。污水處理廠部分出水進行深度處理后充分回用于廠區綠化、道路澆灑、沖洗水等，減少新鮮水用量，此外還可用作脫水機濾帶沖洗水。

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

1.2 建筑節能

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、窗采用鋁合金節能材質。

1.3 電氣節能

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

二 污水處理廠電氣節能的措施

2.1 變壓器配置

變壓器耗能由空載損耗和負載損耗兩部分構成。所謂空載損耗是指電路中其他設備沒有運轉時變壓器自身的耗能，空載損耗至于變壓器自身的性質有關，與電路中的電負荷無關。而負載損耗，顧名思義即為電路中的負荷引起的電能的損耗，它主要與變壓器制作工藝有關。

通常情況下變壓器的實際負載率只有50%，為了節能的考慮，可以將變壓器的負荷率提升到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，直至達到污水處理廠的負荷值。所以應該在污水處理廠中設計兩臺或三臺不同型號大小的變壓器，對于不同時期根據不同的污水量，選擇適宜的變壓器或者組合。這樣當污水量較小時，可以選用較小的變壓器，防止使用大變壓器時負荷率小而造成浪費；當污水量較大時，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又減少了能量的浪費現象。

2.2 低壓配電系統無功補償的優化

使用低壓配電系統是電氣節能的一個重要措施。對于低壓配電系統的使用中備受工程人員青睞的無功補償，具有如下好處：一般不需要其它的保護設備而只需要在用電設備中并聯一個專用電容即可；降低高低壓電網的電量的損耗，提高電能利用率。綜上所述，低壓配電系統無功補償具有簡單實用和經濟節能的兩大優勢。

2.3 減少電能在線路傳輸中的損耗

電路設備中用以傳輸電流的電纜電線，不同的材質具有各異的原料成本和耗能性質。對于電氣節能的考慮，通常選用電導率更小的原料，如銅芯的電導率小于鋁芯的，盡管銅芯的原料成本高于鋁芯，但由于其電導率低，長期使用下節約的電能可以有效地補償原料成本的差異，甚至可以體現更高的經濟價值；由于金屬材質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 電機配置及控制的優化

污水處理廠的主要設備是電機，包括各類水泵、污泥泵、風機、攪拌器（推進器）等，絕大部分的能耗都是由電機消耗的。所以污水處理廠的電機的設計應該考慮電機的容量及數量配置以及電機運行管理的科學性，選用可靠性好，使用效率高的電機。合理選擇電機容量，使輸出功率與機械負載功率相匹配，提高電機的負載率，是改善其自然功率因數的有效辦法。

2.5 照明系統節能

污水處理廠的照明系統數量龐大，耗電成本在污水處理廠的運行成本中具有較大的分量，一般可以達到5%。照明系統設計時，宜選用直射貫通比高、控光性能合理的燈具，且應該具有性能穩定、可靠度高以及電能損耗較低的特點。選用綠色環保節能型燈具是體現電氣節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采用智能控制，由照明自動控制裝置或自動控制根據不同區域、不同時段自動控制燈具的開關。

結束語： 污水處理廠的節能措施很多，比如廠區布置因地制宜，合理降低水泵的揚程。在選用節能的新設備上，我們應具體了解其原理、性能、效果，或從技術、經濟上進行比較后，再選定節能設備，以達到真正節能的目的；而在選擇合適的系統結構及配置時， 我們也應了解當地城市污水處理廠自動控制系統的現狀和特點，再結合具體的生產工藝要求和處理規模，才能實現相應的系統功能，這也是一個污水處理廠自動控制系統成功的關鍵所在。