關(guān)于城市生活污水處理廠電氣設(shè)計(jì)的研究思考

鄭恒軍 曹政柳

摘 要：隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，我國國民經(jīng)濟(jì)也得到了快速的發(fā)展，但隨之而來的是城市環(huán)境污染問題。城市環(huán)境污染中最為嚴(yán)重的水資源污染已經(jīng)成為了當(dāng)前急需解決的重要問題。文章主要對城市污水處理廠電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和研究，希望能為我國的生活污水處理提供有益的建議。

關(guān)鍵詞：城市；生活污水；處理廠；電氣設(shè)計(jì)

前言

興建污水處理廠是防止水污染最有效和徹底的措施之一，將污水進(jìn)行處理后，排放到環(huán)境中或進(jìn)行二次利用。污水處理廠的規(guī)模數(shù)量越來越大，數(shù)量越來越多，若中斷供電，停止供水或排水，將造成重大損失，給城市生活帶來嚴(yán)重的影響。因此，合理的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是保證污水處理廠正常運(yùn)行的必要前提。

1 城市污水處理廠電氣設(shè)計(jì)

1.1 水處理廠電氣設(shè)備特點(diǎn)及設(shè)計(jì)原則

污水處理廠工藝及設(shè)備性能要求供電可靠，一般不允許停電。污水處理廠供電系統(tǒng)應(yīng)按二級負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。污水處理廠中的主要電氣設(shè)備包括以下兩類：（1）羅茨鼓風(fēng)機(jī)等中壓大功率設(shè)備，采用中壓供電方式；（2）格柵機(jī)、潛污泵、電動閥門等低壓設(shè)備，一般采用按流程分區(qū)供電方式。針對以上特點(diǎn)，污水處理廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：a.從供電的可靠性，污水廠供電一般采用兩路電源。b.根據(jù)不同設(shè)備的功率大小及電壓等級，合理配置變配電室，優(yōu)化負(fù)荷組合，減少供電長度，節(jié)約電力設(shè)備成本。根據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T要求，合理配置無功補(bǔ)償裝置。c.根據(jù)設(shè)備需要，選擇合適的啟動方式，并兼顧對整個(gè)系統(tǒng)及周圍設(shè)備的影響。d.考慮周圍環(huán)境及氣候影響。安裝防雷設(shè)備，選用合理的接地方式。

1.2 變配電所地址選擇

污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)以10kV終端桿為分界點(diǎn)，終端桿以下部分屬設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，終端桿以上部分（電源外線）不屬于業(yè)務(wù)范圍。

在選擇10kV變電所地址時(shí)應(yīng)根據(jù)周邊的環(huán)境和用電負(fù)荷情況等進(jìn)行綜合考慮。（1）接近負(fù)荷中心；（2）接近電源側(cè)；（3）進(jìn)出線方便；（4）運(yùn)輸設(shè)備方便；（5）不應(yīng)設(shè)置在有劇烈震動或高溫的場所。

污水處理廠用電負(fù)荷比較集中的一般為出水泵房、提升泵房、綜合設(shè)備間臭氧發(fā)生間等處；在設(shè)置變電所位置時(shí)還應(yīng)充分考慮廠區(qū)工藝流程及總圖布置。合理的設(shè)置變電所的位置，可以有效地節(jié)能，節(jié)約污水廠中的電纜敷設(shè)成本。

1.3 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以某一城市生活污水處理廠為例，規(guī)劃污水處理能力8萬m3/d，設(shè)備包括污水提升泵、厭氧池水下攪拌機(jī)、缺氧池水下攪拌機(jī)、好氧池水下攪拌機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、PLC電源等為二級負(fù)荷。由市電引入兩路10kV電源，采用單母線分段結(jié)線，中間設(shè)母聯(lián)開關(guān)（不自投）。由1000kVA的干式變壓器供電，一用一備，負(fù)載率控制在75%左右。正常工作時(shí)，母聯(lián)開關(guān)合閘。當(dāng)0.4kV低壓配電系統(tǒng)的一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，由系統(tǒng)內(nèi)另一臺變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷的100%運(yùn)行。對于重要負(fù)荷分別從兩段母線各引出一回供電。按照靠近負(fù)荷中心的原則，將變配電房布置在離粗格柵及提升泵房和鼓風(fēng)機(jī)房等用電功率比較大的設(shè)備房比較近的位置，以降低配電線路的電能損耗。

1.4 配電安全設(shè)置

首先在落地配電箱的底部應(yīng)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行抬高，高出的部分應(yīng)高于地面50mm，室外的話則不能低于200mm。同時(shí)應(yīng)在起底座周圍采取封閉措施，避免老鼠或者其他的動物等進(jìn)入到箱體內(nèi)。其次，配電室內(nèi)相鄰的兩段母線，其中的任何一條母線有一級負(fù)荷時(shí)，相鄰的兩端母線則應(yīng)該采取相應(yīng)的防火措施，避免造成不必要的安全問題。當(dāng)高壓及低壓配電設(shè)備在同一室內(nèi)的情況下，如果兩者間的一側(cè)柜有漏出的母線，那么兩者之間的凈距離就一定要控制在兩米以上。

1.5 電纜敷設(shè)

在建筑物內(nèi)采用電纜溝及電纜橋架敷設(shè)，且控制電纜與動力電纜要求分層分側(cè)布置。當(dāng)電纜穿管敷設(shè)時(shí)，可以考慮多埋一些備用管，為日后線路維護(hù)和增容等做準(zhǔn)備；電纜數(shù)量較少，線徑較小的情況下，可以采用電纜手井（電纜在六根及以下可不設(shè)電纜井）；電纜較多，線徑較大的情況下，需要考慮設(shè)置電纜人井。在廠區(qū)宜采用電纜溝、直埋及電纜橋架敷設(shè)電纜。從變配電室引出至室外，在土建時(shí)預(yù)留好相應(yīng)尺寸的孔位，可減少不必要的二次穿墻工作，提高施工的效率。

在設(shè)計(jì)布置室外電纜溝時(shí)須與給排水專業(yè)密切配合，注意避開主要的給排水管線。同時(shí)需注意室外電纜溝內(nèi)的排水問題，應(yīng)在電纜溝內(nèi)每隔60m左右設(shè)置一個(gè)600mm×600mm×800mm的電纜井。

1.6 主要設(shè)備選擇

設(shè)備選擇是電氣設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)盡量選擇先進(jìn)、可靠的設(shè)備，同時(shí)也應(yīng)注意結(jié)構(gòu)上的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。10kV高壓開關(guān)柜，可以使用中置式金屬鎧裝移開式高壓開關(guān)柜。主開關(guān)則采用真空斷路器，操作電源使用DC220V。這種設(shè)備有著可靠性高和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。變壓器的選擇可以使用干式變壓器，接線方式采用D.Yn11結(jié)線組別，這種變壓器工作比較穩(wěn)定，效率高，同時(shí)機(jī)械性能也較好，有著低噪音等優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)。

2 城市生活污水處理廠自控設(shè)計(jì)

2.1 集水池

在進(jìn)行集水池設(shè)計(jì)中首先應(yīng)在粗格柵欄中設(shè)置液位，同時(shí)在封閉的柵欄間內(nèi)設(shè)置硫化氫的檢測設(shè)備[3]。對格柵除污機(jī)和輸送機(jī)等進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控。

2.2 進(jìn)水泵房

在進(jìn)水泵房設(shè)計(jì)中，首先在進(jìn)水井內(nèi)應(yīng)設(shè)置超聲波液位儀，以測量的標(biāo)準(zhǔn)來作為進(jìn)水泵的控制依據(jù)。同時(shí)泵出水管應(yīng)設(shè)電磁流量計(jì)，以此作為污水處理廠的處理量計(jì)算依據(jù)。

2.3 沉砂池

沉砂池設(shè)置中，細(xì)格柵池內(nèi)應(yīng)設(shè)置超聲波液位差計(jì)，液位值用來做沉砂池的控制參數(shù)，控制細(xì)格柵的清污動作。此外，出水井內(nèi)應(yīng)設(shè)置固體懸浮物檢測系設(shè)備，電動閘門也閥門等設(shè)備應(yīng)設(shè)置監(jiān)控。

2.4 污泥消化池

在進(jìn)泥管設(shè)置中應(yīng)放置電磁流量計(jì)、溫度變送器等，同時(shí)在池頂應(yīng)設(shè)置雷達(dá)液位計(jì)，氣相壓力變送器。中部設(shè)置溫度變送器以及產(chǎn)氣管的沼氣流量計(jì)。此外，應(yīng)設(shè)置攪拌機(jī)和污泥泵等監(jiān)視和控制。

2.5 儲泥池

儲泥池適宜設(shè)置以下幾種監(jiān)視和控制點(diǎn)，首先設(shè)置分體式超聲波泥位機(jī)，根據(jù)泥位的儲備量和泥泵的運(yùn)行狀態(tài)來進(jìn)行控制儲泥池的進(jìn)泥量和排泥量。同時(shí)應(yīng)設(shè)有攪拌機(jī)和泥泵監(jiān)視等來進(jìn)行控制。

3 結(jié)束語

隨著我國的城市化進(jìn)程不斷加快，環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，污水處理廠的開設(shè)將有效地減少污水對環(huán)境所造成的污染，因此，應(yīng)得到大力的發(fā)展。電氣設(shè)計(jì)是城市污水處理廠當(dāng)中的一部分，做好電氣設(shè)計(jì)工作將有效促進(jìn)城市污水治理工作的開展，凈化城市環(huán)境，推動我國的可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡介：鄭恒軍（1987-），男，浙江省杭州人，工作單位：中國市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，研究方向：電氣設(shè)計(jì)。