污水處理工作中電氣自動化技術的應用

王寬振

（山西省城鄉規劃設計研究院工程設計中心，太原 030000）

隨著污水處理廠的全面建設，工藝流程的持續創新，電氣設計部分至關重要，在遵守基本規范、確保設備安全運行的基礎上，還應該對節能環保設計理念提高重視。污水處理廠作為能耗消耗密集型單位，需注重節能降耗。目前一些污水處理廠因為電氣設計缺乏合理性，且未開展節能措施，致使在污水處理中耗損大量的資源及能源，對污水處理廠的處理質量造成嚴重影響。

1 電氣自動化技術在污水處理工作中的實際應用

新時代背景下，自動化技術在我國污水處理領域中已獲得廣泛運用，我國許多污水處理廠都在運用電氣自動化技術，然而對技術應用的深度和廣度而言，許多污水處理單位的應用依舊缺少全面性[1]。現下電氣自動化技術在進行污水處理方面已形成健全的全自動控制系統，利用創建污水處理完善的集合監控與感應、自動化處理、數據采集記錄的處理系統全面控制污水處理，可在污水處理過程中，避免人為失誤操作的隱患[1]。

國際上，相關污水處理的電氣自動化系統現已被許多國家應用，實際證明。這對于改善污水處理技術和處理效率意義重大。而我國的電氣自動化污水處理的應用技術處于發展初期，實際應用缺乏廣泛性。大多數污水處理廠電氣自動化技術應用水平和智能化水平普遍較低，整體技術應用深度與效率沒有實現高效發揮[2]，電氣自動化整體性的控制系統在污水處理方面的運用差異性很大。

2 國內污水處理行業的現狀

新世紀，污水處理部門的各種調查研究顯示，我國工業廢水和城市廢水的年排放總量大約超過四百億立方米，導致全國80%以上的大小河流都受到了不同程度的污染。但是，對于我國的污水處理現狀而言，清華紫光顧問公司的調研報告表明；我國污水處理設備的運行狀況為運行正常的（1/3）、運行不正常的為（1/3）、處在閑置狀態的為（1/3），污水處理廠的具體運轉率只到達50%。近些年來，我國污水處理行業積極引入西方發達國家的技術經驗，并充分結合我國的實際情況形成自身的技術[3]。但相比較而言，我國設計建設的污水處理廠還存有低效率、高能耗、高維修率、低自動化程度等相關問題。現階段，我國污水處理廠的處理能力在緩慢增長，但依舊無法滿足我國污水排放量的增長速度。而主要存在以下因素：第一，資金的投入量嚴重不足。污水處理項目的造價較低，雖然我國財政部門給予補貼，可在國家的具體的發展過程中，國家財政的投入只是杯水車薪，無法滿足大量的資金缺口；第二，技術以及設備的自動化控制水平落后。隨著進水水資源質量不斷復雜化，污水排放的指標不斷提升，若是依舊采用人工經驗進行控制已無法滿足如今的實際需求，無人值守的自動化管理模式已經具備較強的合理性及經濟性。

3 污水處理廠電氣節能設計的有效措施

3.1 加強負荷參數的合理計算

為了使污水處理廠的電氣節能設計更為科學合理，應針對負荷參數展開科學計算。在電氣負荷計算中，系數計算法與單位指標法是應用最廣泛的方法。系數計算法通常是指詳細測量使用的設備、電線等線管數值，之后，實現有功功率與無功功率開展公示整合，可獲得一個和電流與電壓相關的公式，之后，代進相關系數，此方法可對電氣負荷參數進行精準計算[4]。在單位指標法的計算過程中，一般要針對時間單位范圍中的用電量和相關指標開展計算，在規定時間范圍過程中，可以規定為每周、每月、每季度。在計算電氣系統的負荷中，應全面掌控整體電氣系統的最大負荷，在充分掌控最大負荷系數之后，可針對變壓器實施科學調節，才能在電氣設備的運行中，降低能源耗損。

3.2 變壓器的選型設計措施

變壓器電能損耗是整個配網系統電能損耗中最為主要的部分。在本污水處理廠電氣系統設計中，應當優先選擇具有低損耗以及高效性特點的節能變壓器[5]。10 kV/0.4 kV變電所共配置2臺變壓器，變壓器選型為SCB11#，負荷以及配置情況，見表1。

表1 污水處理廠變壓器的負荷及配置狀況

3.3 功率因數補償及諧波治理

廠區的用電計量方式采用高供高計。低壓設備均采用低壓電容柜在各變電。低壓配電柜處集中自動補償，要求補償后功率因數不小于0.9。

變壓器T1

有效功率為P1=632.96kW，無功功率Q=441.8kvar

工廠的功率因素為

功率補償的計算方法為：

Q=P（tanφ-tanφ、）=632.96（tan34.9°-tan25.8°）=135kvar

其中φ=arccos0.82=34.9°，φ、=arccos0.9=25.8°

實際補償容量φ=200kvar，補償無功功率后再次計算：

變壓器T2

有功功率為P2=630.9 kW，無功功率為Q2=440.4 kvar

3.4 合理選擇并應用電纜

污水處理廠選擇電纜時，要充分融入經濟性，若是污水處理廠在采購時盲目選用價格高昂的電纜，不但會提高企業的生產投入成本，與此同時，電纜的能耗非常大[6]。現階段，在設計電氣時，應充分結合節能性與經濟性，還要全面考慮具體的發展狀況，科學鋪設電路。因為在具體的鋪設中，負荷要求會呈現出差異性，所以，應該選用不同的材料，利用這種方式，不但可減少材料耗損，還可以減少污水處理廠的成本投入。在選擇電纜時，還要充分融入技術性，電纜的電阻與線路的長度呈現出正比例關聯，然而，卻和電纜的橫截面積體現出反比例關聯，所以，為了有效縮短電纜的整體長度，應相應地縮小電氣設備的整體布局，與此同時，若是條件允許，應盡可能提高橫截面積，采用這種方式，將電阻控制在較小范圍中，有效降低能耗。

3.5 照明系統的節能設計

在進行電氣的節省設計中，應提高對照明系統節能設計的重視，主要是因為照明系統在整體電氣系統中發揮著舉足輕重的作用，若是可科學有效地進行照明系統的節能設計，將最大限度地降低污水處理廠的電能耗損問題。在設計照明系統的過程中，通常可利用感應控制方式，利用這種方式，不但可有效處理電力能源的損耗問題，而且能夠讓照明系統呈現出智能化。不僅如此，在采購照明燈具時，應盡量選用LED燈，主要是因為LED燈具有較好的節能性，需實現廣泛運用。

3.6 優化污水處理工藝

新時代背景下，城市中產生的污水量逐年增加，對于污水處理廠的污水處理能力有更高的要求。污水處理廠勢必要采取新型設備與污水處理工藝，在提升污水處理能力的基礎上，有效減少能量耗損，推動傳統污水處理工藝實現良好的轉型升級。在創建污水處理廠初期，應加強污水處理系統中漂浮物的及時清理，降低廠區雨污排水系統中的柵渣量，才能在突增污水量的條件下順利實現分流分壓，防止為潛水泵帶來嚴重損壞，有效延長潛水泵的使用年限[7]；及時取得電網運行信息，通過電網峰谷平的實際情況和計價規則，才能及時調整污水處理廠大功率設備的運行時間，有助于減少用電成本；加強現有設備的升級改造，為全部污水的順利入槽提供保障；在車間安裝監控設備，針對污水處理的全過程進行實施監控，有效提升污水處理質量；污水處理廠應采用變頻調速技術實現現有電氣技術的改造升級，采用此技術可全面提高年處理污水量，成功降低電氣耗電量，有效節省能源耗損量大約為25%，節省電費支出，有助于提升污水處理廠的經濟效益。

4 結論

總之，城市的污水處理廠在進行污水的處理過程中，電氣能耗相對非常高，嚴重影響污水處理廠提高經濟效益。鑒于此，應采用科學有效的措施，讓污水處理廠實現電氣系統的節能，有助于減少電氣能耗，可推動污水處理廠實現健康穩定的發展。