淺析污水處理廠供配電節(jié)能措施

楊小明

摘要：我國(guó)現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展進(jìn)度很快，其有利也有弊。人類(lèi)的環(huán)境污染跟工業(yè)發(fā)展有著密切關(guān)系，在環(huán)境整治中已經(jīng)把目光放在節(jié)約能源、減少污染上。現(xiàn)在世界各國(guó)當(dāng)中的污水處理廠在這當(dāng)中起著很好的緩解和制約污染作用，可是大多數(shù)污水廠在科學(xué)技術(shù)上還存在著問(wèn)題，有待改進(jìn)。文章對(duì)污水處理廠供配電節(jié)能措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；供配電；節(jié)能措施；環(huán)境污染；環(huán)境整治 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文章編號(hào)：1009-2374（2016）33-0077-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.33.039

現(xiàn)在，城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)處理污水的工藝有很多種，但大多都受到傳統(tǒng)工藝的影響。一般來(lái)講，處理污水的工藝步驟大致可分為：第一，經(jīng)由工廠排水或雨水通道和污水通道等收集到生活和工業(yè)污水；第二，粗略進(jìn)行阻截；第三，引入污水泵站；第四，開(kāi)始細(xì)格攔阻；第五，引入旋流池中；第六，導(dǎo)入微曝類(lèi)氧化池如缺氧池、厭氧池；第七，導(dǎo)入消毒池；第八，放入排水道內(nèi)。城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污水處理廠供電系統(tǒng)大多以低壓配電系統(tǒng)、電纜、10kV配電系統(tǒng)等為準(zhǔn)。在這些供電系統(tǒng)當(dāng)中有的類(lèi)屬配電房，有的則位于污水處理廠附近。城市的污水處理廠的供配電節(jié)能方法應(yīng)當(dāng)考慮優(yōu)化低壓配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償、配電房的位置、節(jié)約電纜、變壓器、節(jié)省照明設(shè)備等內(nèi)容。

1 污水處理廠在供配電中存在的問(wèn)題

電力資源被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，雖然電能輸送方便，在制約和分配上都有著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，但也有很多不足之處，比如在電能的利用和轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)還達(dá)不到理想狀態(tài)，在未來(lái)還有提升的空間。現(xiàn)在污水處理廠隨著工業(yè)的發(fā)展有很大的改變，而且我國(guó)對(duì)排放要求也有所提高，以改良城市水污染為前提，可是在這個(gè)過(guò)程中消耗資金多，電能消耗大成為阻檔污水處理水快速發(fā)展的根本原因。污水處理廠相對(duì)來(lái)講是一個(gè)消耗能源較大的行業(yè)，現(xiàn)在能源不斷遭受危機(jī)，這就要求我們要實(shí)行有效的措施來(lái)改善能源消耗，做好減排節(jié)能工作。在污水處理廠正常運(yùn)作當(dāng)中，它需要燃料、電能、藥劑等作為能源，尤其是電能最為主要，依據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果，電能消耗在整個(gè)污水處理廠全部消耗當(dāng)中就占到了90%，由此來(lái)看電能在污水處理廠占有多么重要的位置。依據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)，我國(guó)先進(jìn)城市的污水處理廠在處理每立方米的污水，就需要0.073度電，從這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)的電能消耗與發(fā)達(dá)國(guó)家平均損耗相比還有很大的距離。

2 供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

假如供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)能從多方面入手，設(shè)計(jì)出更加符合實(shí)際的方案，它不僅可以提升供電企業(yè)的收益，還可以節(jié)約電能，可謂一舉兩得。對(duì)此在設(shè)計(jì)時(shí)要做到：第一，對(duì)于變配電房的選址要優(yōu)先選擇有利于電纜進(jìn)出而路程最近、臨近負(fù)荷中心區(qū)域，這樣可能減少供電距離，節(jié)能電源。要合理配置配電室，打造最好的電力負(fù)荷方式，從而達(dá)到減少電力損耗，節(jié)省成本的目的；第二，要從供電系統(tǒng)的可靠性入手，不要受一路電能供電的約束；第三，要優(yōu)先選取功率較高、損耗最少的供電裝備，以節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)。在變壓器的選擇上面，應(yīng)依據(jù)它的負(fù)荷狀況電力負(fù)荷跟容量最恰當(dāng)?shù)?，另外還要從經(jīng)濟(jì)核算和減少運(yùn)行損耗方面選取最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的變壓器。至于變壓器容量也要把運(yùn)行損耗當(dāng)作前提，要選擇損耗最少、負(fù)荷不高的變壓器，通常選用60%～70%的負(fù)荷率；選取變壓器的容量也要把經(jīng)濟(jì)核算當(dāng)作參考，依照變壓器的容量收取相應(yīng)的費(fèi)用，因?yàn)樨?fù)荷率越高用電就越經(jīng)濟(jì)，所以一般平均負(fù)荷率要選擇70%～90%之間的。從這些因素來(lái)看，對(duì)于變壓器容量的選取，有必要從用電容量的標(biāo)準(zhǔn)確性、負(fù)荷、變壓器數(shù)量等原因全面考慮，依照科學(xué)技術(shù)選取最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的容量。

3 采取污水處理廠供配電節(jié)能好處

現(xiàn)在我國(guó)能源損耗隨著污水處理廠的發(fā)展不斷增多，這對(duì)生態(tài)環(huán)境極為不利，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展，同時(shí)又為了減少能源的損耗，以做到生態(tài)環(huán)境更穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，污水處理廠的供配電節(jié)能措施在當(dāng)中起著重大作用。

因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)在發(fā)展很快，用電也越來(lái)越多，這就造成了供應(yīng)滿足不了實(shí)際需求，而污水處理廠的節(jié)能措施能在一定程度上緩解這種壓力；污水處理廠通過(guò)有效的節(jié)能方法，可以最大程度降低電能的浪費(fèi)和損耗，使能源發(fā)揮最大作用，降低污水處理廠的成本，提升效益；它可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行和使用得到提升，加快科技發(fā)展；它的設(shè)計(jì)有著優(yōu)化節(jié)能的特點(diǎn)，使供配電效率得到提升。

4 關(guān)于污水處理廠提升泵推行變頻運(yùn)行聯(lián)鎖和液位計(jì)改良制約方法

提升泵變頻聯(lián)鎖和液位計(jì)制約對(duì)減少水泵電能損耗起著主要作用。同時(shí)，通過(guò)控制提升泵液位來(lái)確保水量供應(yīng)的穩(wěn)定，解決CWSBR生化池水量不平穩(wěn)狀況，有效解決水泵運(yùn)行次數(shù)，改良生化池污染泥土狀況，提升出水凈化標(biāo)準(zhǔn)等方面。比如，拿污水處理廠夜間進(jìn)水量不多，進(jìn)水量多集中在白天這一情況來(lái)講，就可以通過(guò)提升泵推行變頻運(yùn)行聯(lián)鎖和液位計(jì)改良制約進(jìn)行解決。它的模擬信號(hào)液位是以PLC系統(tǒng)作為依據(jù)來(lái)進(jìn)行分析的，它有利于提高水泵變頻操作自動(dòng)化要求。關(guān)于變頻運(yùn)行聯(lián)鎖和液位計(jì)制約水泵的步驟如圖1所示：

至于水泵變頻制約的用途主要是減少其發(fā)生故障，保證它的運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定，使節(jié)能效果更加明顯，降低相關(guān)設(shè)備不必要的損耗。

5 鼓風(fēng)機(jī)在污水處理廠有著優(yōu)化約束的作用

鼓風(fēng)機(jī)在污水處理廠中能呈現(xiàn)出它損耗電能中，針對(duì)電能的合理利用在鼓風(fēng)機(jī)變頻控制當(dāng)中作為依據(jù)，以此來(lái)達(dá)到控制和約束生化池曝氣。其中CWSBR工藝經(jīng)過(guò)溶解氧控制儀傳送相關(guān)信息和信號(hào)，還能對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止做到精準(zhǔn)控制，以此來(lái)保證生化池曝氣溶解氧數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)率，使鼓風(fēng)機(jī)曝氣的時(shí)間做到了有效的節(jié)約，還起到了鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)安全操作、節(jié)能、效率高的作用。關(guān)于鼓風(fēng)機(jī)變頻控制步驟如圖2所示：

選取軟啟方式對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)設(shè)計(jì)改良后的鼓風(fēng)機(jī)選用的設(shè)備是屬于變頻控制，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程中，如果想在減少頻率調(diào)節(jié)基礎(chǔ)上，達(dá)到曝氣系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使節(jié)能效果提升20%～50%，可以依據(jù)實(shí)際情況選用一定數(shù)量的鼓風(fēng)機(jī)，使其達(dá)到節(jié)能的效果。

6 PLC全自動(dòng)節(jié)能控制在污水處理廠的作用

ICA技術(shù)指的是控制化、儀器化和自動(dòng)化，它首次在國(guó)際水質(zhì)協(xié)會(huì)中被提出來(lái)。這種PLC全自動(dòng)節(jié)能控制經(jīng)過(guò)污水處理廠的處理污水程序和出水的水質(zhì)做到全程監(jiān)控，依據(jù)生物處理動(dòng)力學(xué)CWSBR水帆模型，把現(xiàn)代化理論控制如自適應(yīng)能力、PID和全程反饋等作為實(shí)際輔助手法，針對(duì)污水處理廠制約優(yōu)化相關(guān)的數(shù)值做到定時(shí)核算，使供氧強(qiáng)度得到自動(dòng)化調(diào)節(jié)，對(duì)藥劑的投入能有效制約，使脫氮除磷技術(shù)能得到改良，優(yōu)化排泥進(jìn)程和污泥脫水過(guò)程，使全部工藝環(huán)節(jié)最終達(dá)到了優(yōu)化控制的目的。通過(guò)相關(guān)調(diào)查，對(duì)污水處理廠的全程進(jìn)行檢查和監(jiān)督，可以使響應(yīng)時(shí)間得到減少，處理效率得到大幅提升，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，使污水凈化度得到進(jìn)一步提升，把水處理過(guò)程中的各類(lèi)不良因素得到合理化解，減少了碳的排放量和資金成本，真正做到了環(huán)保節(jié)能，降低損耗的初衷。

以太網(wǎng)和PLC控制系統(tǒng)被計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為參考依據(jù)，幫助其做到正常的數(shù)據(jù)通信，還能做到對(duì)污水處理廠中的工藝參數(shù)和重要設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，有利于工作人員把過(guò)程儀表傳送相關(guān)工藝數(shù)據(jù)，把CWSBR工藝標(biāo)準(zhǔn)作為重要參考數(shù)據(jù)，對(duì)污水處理的全部環(huán)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，它能保證城鎮(zhèn)污水的效果達(dá)到更好，使節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)得到提升，減少運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的成本。

7 污水處理廠供配電的其他節(jié)能措施

7.1 針對(duì)變壓器的節(jié)能改良

對(duì)變壓器進(jìn)行節(jié)能改良的目的是為了減少其運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的損耗，對(duì)變壓器的工作效率做到提升。鐵銅的空載損耗等都屬于變壓器的有功消耗，鐵芯的材質(zhì)對(duì)鐵損值影響很大，從相關(guān)研究結(jié)果來(lái)看，負(fù)荷大小沒(méi)有對(duì)鐵損值造成過(guò)多影響，可以這樣說(shuō)，鐵損值能在負(fù)荷大小變化時(shí)維持原狀，而銅損值則正好相反，負(fù)荷電流對(duì)銅的影響較為明顯，負(fù)荷電流的成正平方和銅損值相關(guān)，負(fù)荷電流達(dá)到一定程度，就會(huì)造成銅損，也可以講是負(fù)載損耗。根據(jù)以上情況，變壓器在進(jìn)行選型時(shí)，優(yōu)先選擇節(jié)能類(lèi)型的。這種變壓器與一般變壓器相比，具有較低的空載損耗，負(fù)載損耗也不高的特點(diǎn)。我國(guó)節(jié)能型的變壓器主要是S9、SC8、SL9等以及現(xiàn)在更為新型的S11變壓器，它克服了傳統(tǒng)鐵芯的約束，這種技術(shù)工藝更加科學(xué)，使空載損耗和勵(lì)磁電流得到了有效降低，這種變壓器的穩(wěn)定性和壽命也有所加強(qiáng)。

7.2 電動(dòng)機(jī)的供電損耗也要降低

通過(guò)提高電動(dòng)機(jī)的工作效率，提升電動(dòng)機(jī)的功率來(lái)使電動(dòng)機(jī)的供電損耗得到降低，在污水處理廠建造之初，就要選擇效率較高的電動(dòng)機(jī)?？墒窃趯?shí)際中污水處理廠因?yàn)樗に嚭碗妱?dòng)機(jī)的運(yùn)作等形式作為前提，所以它在建造中節(jié)能方式也只是以電氣設(shè)備運(yùn)行為主。在下一步工作中，要采用有效的措施對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電損耗做出改良，降低損耗。

7.3 線路節(jié)能

從污水處理廠的實(shí)際情況出發(fā)，它需求最多的基本是電線和電纜，它們的波動(dòng)區(qū)域能達(dá)到幾千米甚至更遠(yuǎn)。因此選取恰當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)降低線路的消耗，對(duì)電能的節(jié)省是大有好處的。線路長(zhǎng)短、電阻率和電阻呈正相關(guān)，可是與線路截面積卻正好相反，對(duì)于線路的節(jié)能應(yīng)在這種關(guān)系上進(jìn)行分析，通常電阻應(yīng)該不大，而且鋁材質(zhì)電阻要大于銅材質(zhì)，聯(lián)堿設(shè)備多數(shù)為腐蝕性狀況，因此電纜和電線的選材要優(yōu)先選取銅材質(zhì)，在電線和電纜進(jìn)行安裝時(shí)要保持直線，負(fù)荷中心和變壓器距離要近，電線和電纜的截面積也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，一切都以節(jié)能環(huán)保為主，減少電能損耗。

8 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在全世界都受到能源危機(jī)的影響，我國(guó)針對(duì)這一情況大力推行節(jié)能減排，也把目光放在了污水處理方面，對(duì)污水處理廠的供配電節(jié)能提出了更高的要求。它既要保證能源消耗達(dá)到最低程度，又要保證經(jīng)過(guò)處理的水質(zhì)達(dá)到要求，可謂壓力不小。本文通過(guò)分析污水處理廠的供配電節(jié)能問(wèn)題，并探討了相關(guān)控制和制約方法，未來(lái)希望污水處理廠的出水質(zhì)量更加穩(wěn)固，減少電能，實(shí)現(xiàn)環(huán)保低碳、節(jié)能運(yùn)行的目的。

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（責(zé)任編輯：王 波）