污水處理廠泵房節(jié)能效果優(yōu)化

梁旭豪

摘 要：設備經(jīng)過進改造后，不僅提升了污水處理系統(tǒng)中泵房的節(jié)能效果，還達到了降耗減排和自動化的目的。以某污水處理廠為例，介紹了其改造前的提升泵房情況，說明了改造的初步設計，分析了改造中的調試和改進工作，取得了良好的節(jié)能效果，以期為今后相關的工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：污水處理系統(tǒng)；變頻器；液位控制；節(jié)能改造

中圖分類號：X703.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.08.096

隨著我國經(jīng)濟的增長，污水處理廠也在快速發(fā)展。提升泵和鼓風機是污水處理工藝流程中耗能最多的設備，如果不降低這兩個設備的耗能，就會增加污水處理廠的運行成本。因此，優(yōu)化改造污水處理廠的控制系統(tǒng)，使水泵能夠實現(xiàn)自動調節(jié)，是工作人員需要解決的主要問題。

1 改造前提升泵房的情況

某污廠提升泵房的離心水泵，1臺為28 kW，流量為700 m3/h，揚程為8 m，其余2臺為20 kW，流量為410 m3/h，揚程為10 m。在平時的使用過程中，工作人員以不同季度變化污水來水量為依據(jù)，輪流開泵，水量過大則開2臺泵，將其中1臺泵的出水閥門關小，如果在水量過小的情況下只開啟1臺泵，再將該泵的出水閥門關小。在此過程中，只靠工作人員觀察污水來水量的多少調節(jié)控制，不僅會浪費人力，如果調節(jié)得不及時，就會出現(xiàn)因水位過高或過低而抽空的情況。

2 改造的初步設計

為了實現(xiàn)無人操作自動調節(jié)控制水泵，準備改造提升泵的控制。經(jīng)過考慮，準備根據(jù)現(xiàn)狀加裝1臺55 kW的變頻器和1套可編程控制器、1臺液位計。水泵的輸出流量則根據(jù)液位計提供的信號經(jīng)變頻器自動調節(jié)和跟蹤，使輸出流量與水池液位形成閉環(huán)?？紤]到在變頻器故障時，要保證提升泵可以繼續(xù)正常運行，保留了原來的工頻控制系統(tǒng)，并與改造后的系統(tǒng)并在一起。這樣做，既多了運行保障，又節(jié)約了改造成本。初步設計如圖1所示。

圖1 初步設計圖

3 改造中的調試和分析改進

安裝了新的控制系統(tǒng)后，進行了初步調試運行。為了能清楚地比較改造前后的能耗變化，單獨在這3臺水泵的電源上安裝電表，并每天在固定時間抄下用電量和出水量。系統(tǒng)運行初期，2臺水泵的工作頻率會隨著液位的高低變化而自動變動方式運行。但是，在運行了2 d后發(fā)現(xiàn)，這種方式不科學，因為30 kW水泵的揚程較低，在頻率45 Hz以上運行時流量是正常的，當頻率低于45 Hz運行時，流量馬上急劇下降，不僅會增加噸水能耗，還會降低污水處理量，這對企業(yè)運作是非常不利的。具體情況詳見表1中的數(shù)據(jù)。

表1 水泵改造前后數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況

日期 時間 運行水泵 電表數(shù)/kW·h 出水量/t 平均噸水

電耗/元

03-10 09：00 30 kW、22 kW 0000 0000

03-15 09：00 4 220 87 500

改造前工頻電耗結果 4 220 87 500 0.048

03-20 09：00 30 kW、22 kW 5 282 1 820 612

03-22 09：00 6 272 1 840 822

經(jīng)過思考和討論發(fā)現(xiàn)，從目前的工頻運行情況來看，30 kW水泵的揚程和流量搭配狀況已屬于節(jié)能型的。要想處理較多的污水，同時又節(jié)能，最好的方式就是讓這臺泵保持工頻運行。因此，將水泵改為大泵工頻搭配小泵變頻的方式運行，當集水池液位低于3 m時，大泵停止，小泵保持運行；當集水池液位低至水泵的進水口，即0.5 m時停泵；當集水池液位達到0.8 m時，小泵變頻啟動運行；當集水池液位達到3.3 m時，大泵工頻啟動運行。采取這種方式運行一周發(fā)現(xiàn)，污水處理量與改造前相當，但是，通過對水泵電度表的計算發(fā)現(xiàn)，改造后，噸水平均電耗0.044 4元，與改造前的0.048 2元相比，節(jié)能7.5%.由表2可知，對比白天、晚上的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，噸水電耗在晚上水量少時較大，當白天水量大時，電耗相對較小。

表2 30 kW水泵改為工頻運行后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

日期 時間 運行水泵 電表數(shù)/kW·h 出水量/t 平均噸水電耗/元

03-25 09：00 30 kW水泵工頻、22 kW水泵變頻運行 8 915 1 894 806

21：00 9 399 1 906 920 0.040（09：00—21：00）

03-26 09：00 9 626 1 910 825 0.058（21：00—次日09：00）

21：00 10 168 1 924 325 0.040（09：00—21：00）

03-27 09：00 10 405 1 928 560 0.056（21：00—次日09：00）

21：00 10 880 1 940 153 0.041（09：00—21：00）

03-28 09：00 11 097 1 943 962 0.057（21：00—次日09：00）

計算結果 2 182 49 156 0.044

為了進一步節(jié)能降耗，經(jīng)過多方觀察發(fā)現(xiàn)，集水池與污水管溝的落差為2.2 m，即只要集水池的液位低于2.2 m，污水管里的水就會快速地流進集水池中。根據(jù)“水泵抽水液位差越小，流量越大”的原理，只要水泵始終保持在高液位狀態(tài)下抽水，就能盡可能地減少能耗。結合生產方面要盡可能地多抽水，以保證處理量的要求，將水泵的停止運行液位設在2 m處，當水位上升至2.3 m時，小泵才開始變頻啟動運行。這樣做，既保證了水泵在相對高的液位狀況下運行，同時，也保證了在水泵停止時，管溝里的水能快速地流進集水池中，不至于減少污水處理量。這種方式在晚上污水量少時，其節(jié)能效果比較明顯。采取這種方式運行4 d再計算，噸水平均電耗降至0.041 1元，節(jié)能效果達到14.7%. 這說明，在晚上水量少時，水泵保持在較

2.6 加快市場化機制進程

當前，國內不少城市都參考了歐美國家在城市水污染治理方面引入市場化機制的方案，以此推動治理工程的進展。以往，我國諸多地區(qū)盲目追求GDP和經(jīng)濟效益，在污染管理方面存在很多缺陷，比如法律不完善、收費標準低、亂收費等情況，這些都不利于治理工作的開展。隨著國內水價改革步伐的加快和市場經(jīng)濟體制改革的深入，在管理收費方面也出現(xiàn)了諸多變革，比如污染處理高收費，環(huán)境污染監(jiān)測、污水處理設施優(yōu)惠，污水處理款項投資、污水處理免增值稅等多種手段，都讓市場上越來越多的企業(yè)參與到了水污染治理這個大工程中，從而利用全社會的力量實現(xiàn)保護水資源、治理水污染的目的。

3 結束語

綜上所述，在城市水污染問題越來越嚴峻的形勢下，必須要積極深入推動污染治理工作，利用行政手段、法律手段和市場手段等，在“因地因時制宜”原則的指導下，加快城市水污染的治理步伐，以達到保護水資源、實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的目標。

參考文獻

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[2]郭曉東，李喜才.城市水污染問題及其防治措施研究[J].科技傳播，2012，6（10）：123-124.

〔編輯：白潔〕