簡(jiǎn)述小欖自來(lái)水廠節(jié)能降耗應(yīng)用實(shí)例

陳鴻華 何英華 丁文東

摘要：本文以小欖自來(lái)水廠為例，針對(duì)電耗和藥耗存在的問(wèn)題，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行分析，提出節(jié)能降耗的有效實(shí)踐辦法。主要通過(guò)送水泵機(jī)組的搭配、水泵葉輪切割、空壓機(jī)變頻改造、排泥車(chē)改造、排水回用和半自動(dòng)投加系統(tǒng)這幾方面來(lái)闡述自來(lái)水廠的降耗技術(shù)。

關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠 節(jié)能降耗 技術(shù)

一、引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，企業(yè)管理的逐步完善，以節(jié)能降耗為中心的科學(xué)發(fā)展觀漸漸被各界人士所重視。自來(lái)水廠作為用電耗能大戶，在整個(gè)制水成本中，電力消耗占了約40%。除此之外，隨著水資源費(fèi)的上漲，企業(yè)制水成本更加加劇，增長(zhǎng)約18%，這使得節(jié)能降耗、提高水的利用率顯得更加重要。

二、節(jié)能降耗方法

1.送水泵機(jī)組搭配。

自來(lái)水廠日內(nèi)供水量的變化較大，根據(jù)我廠經(jīng)驗(yàn)，一般的供水高峰期為中午11點(diǎn)至12點(diǎn)和下午6點(diǎn)至夜晚11點(diǎn)，而低峰期為凌晨3點(diǎn)至早上6點(diǎn)，高低峰供水量差額達(dá)60%?？梢?jiàn)，合理的送水泵機(jī)組搭配，保持機(jī)組的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，能有效地提高用電效率。電耗主要受清水池水位和供水壓力影響，通過(guò)高低功率水泵的不同搭配，2016年的用電量比2015年下降約4.4%，共節(jié)省40多萬(wàn)元?？梢?jiàn)，合理的送水泵機(jī)組搭配，能起到有效的節(jié)能降耗作用。

2.水泵改造。

自來(lái)水廠用電主要在水泵上，其中取水泵房和送水泵房占90%以上，故降低水泵的電耗能最直接地降低用電成本。目前，節(jié)能改造水泵的方法有三種：（1）更換水泵，選擇效率更高，更符合生產(chǎn)需求的水泵；（2）安裝高壓變頻調(diào)速設(shè)備；（3）切削葉輪。方法一，需要重新投入資金，且涉及改動(dòng)的設(shè)施多，施工周期可能過(guò)長(zhǎng)，故并不適用。方法二，變頻設(shè)備價(jià)格不菲，改造投資周期長(zhǎng)，同樣也不適用。方法三，如果切削計(jì)算準(zhǔn)確，切削方法恰當(dāng)，既投資少又周期短，是節(jié)能改造的可行辦法，但只能用在需要減少水泵流量、揚(yáng)程和功率的情況下。根據(jù)切割定律和定流量切割計(jì)算，對(duì)小欖自來(lái)水廠B廠二級(jí)3#水泵葉輪直徑切削20mm，切削后水泵揚(yáng)程由47米下降為44米，單耗由148.0KWH下降到137.1KWH，一年約節(jié)省15萬(wàn)元電費(fèi)。

3.空壓機(jī)改造。

針對(duì)傳統(tǒng)空壓機(jī)系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，對(duì)其加裝變頻器調(diào)速和PLC控制相結(jié)合的自動(dòng)恒壓變速供氣系統(tǒng)能有效地提高空壓機(jī)的使用壽命和減少電源浪費(fèi)。小欖自來(lái)水廠安裝一臺(tái)國(guó)產(chǎn)22KW的國(guó)產(chǎn)變頻器，根據(jù)PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)值調(diào)節(jié)空壓機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)氣量，使得供氣量和用氣量達(dá)到平衡，同時(shí)將變頻器的運(yùn)行參數(shù)反饋到PLC。通過(guò)對(duì)比改造前后的電流發(fā)現(xiàn)，一年可節(jié)約電費(fèi)為7萬(wàn)元。

4.排泥車(chē)改造。

定期啟動(dòng)排泥車(chē)清理平流沉淀池淤泥是確保水質(zhì)穩(wěn)定的重要方法。但是目前大部分排泥車(chē)的運(yùn)行方式都是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，且排泥車(chē)的行進(jìn)方式單一，不符合池底淤泥的分布情況，從而導(dǎo)致排泥水的含固率普遍較低，浪費(fèi)大量的水資源，造成水廠制水成本的增加。因此，為了降低生產(chǎn)和改造成本，在不更換整套排泥車(chē)設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)其運(yùn)行方式和排泥方式進(jìn)行改造顯得尤為重要。針對(duì)我廠現(xiàn)時(shí)設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)排泥車(chē)進(jìn)行如下改造。增加擋泥板和改變行車(chē)方式，在排泥車(chē)穿孔排泥管的后方安裝與穿孔排泥管長(zhǎng)度相當(dāng)、高度約500mm的擋泥板。排泥車(chē)正走時(shí)不需要進(jìn)行排泥，隨著擋泥板的泥層逐漸增多，當(dāng)堆積到一定的高度時(shí)（略低于擋泥板高度）就會(huì)觸發(fā)信號(hào)并進(jìn)行排泥，排泥時(shí)間約3分鐘。3分鐘后關(guān)閉排泥閥，排泥車(chē)?yán)^續(xù)行走，直至擋泥板再次觸發(fā)排泥信號(hào)，如此循環(huán)直至到達(dá)終點(diǎn)，然后自動(dòng)返回起點(diǎn)。改用氣動(dòng)閥門(mén)，由于整個(gè)排泥過(guò)程中，排泥信號(hào)由改造前的一個(gè)增加為改造后的多個(gè)，使得真空泵的啟動(dòng)次數(shù)增加，導(dǎo)致不必要的用電和設(shè)備的損耗。因此，在排泥管的出口前安裝了自行研制的氣動(dòng)閥門(mén)，大大降低真空泵的啟動(dòng)次數(shù)（在管道沒(méi)有泄漏的情況下真空泵啟動(dòng)次數(shù)為零），同時(shí)將氣動(dòng)閥門(mén)以下的DN150管道改成DN100，提高泥水的含固率。改造后，排泥水含固率由0.6%上升至6.2%，增長(zhǎng)了933%。同時(shí)，氣動(dòng)閥門(mén)的應(yīng)用和排泥車(chē)行走的方式改變使得排泥時(shí)間大大縮短，由原來(lái)的62分鐘縮短為12分鐘。單次排水量由365m3縮減為65m3，一年大約節(jié)省60000m3排泥水，約1.2萬(wàn)元。（按照5萬(wàn)m3供水規(guī)模的效益）

5.排水回用。

小欖自來(lái)水廠從2016年初對(duì)生產(chǎn)的排水進(jìn)行收集，并對(duì)平流自凈后的水樣化驗(yàn)。經(jīng)過(guò)4個(gè)月的數(shù)據(jù)收集，運(yùn)用綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分析，并與同期河水作比較，得出平流自凈后的排水屬于二類水資源，符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其后，邀請(qǐng)華中科技大學(xué)教授到現(xiàn)場(chǎng)勘查和評(píng)估，并得到專家對(duì)水質(zhì)狀況的肯定，最終對(duì)排水進(jìn)行回用。截止2016年底，共回用水量達(dá)80多萬(wàn)立方米，約節(jié)省13萬(wàn)元。

6.半自動(dòng)投加系統(tǒng)。

過(guò)往自來(lái)水廠自動(dòng)化程度不高，多是以人工經(jīng)驗(yàn)控制投藥量或者觀察平流池入口處的礬花來(lái)判斷藥量是否足夠。對(duì)于河水水質(zhì)變化情況較大時(shí)，往往難以找準(zhǔn)最佳投藥濃度，導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)。而且，由于聚合氯化鋁對(duì)原水的pH，濁度和溫度的適應(yīng)性強(qiáng)，使其投加范圍廣而導(dǎo)致過(guò)藥量的表現(xiàn)不明顯，容易造成浪費(fèi)。針對(duì)存在的問(wèn)題，小欖自來(lái)水廠采用一套半自動(dòng)的投加系統(tǒng)，根據(jù)人工設(shè)定的礬耗目標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)改變加藥泵的頻率和沖程來(lái)控制投礬量。除此之外，由于加藥泵設(shè)有最低的投加量限制，在濁度較低的情況下，不能再系統(tǒng)地降低它的投加量，于是只能對(duì)礬液進(jìn)行稀釋投加。根據(jù)多次的投加試驗(yàn)，在河水濁度低于10NTU時(shí)，對(duì)10%的礬液再稀釋至4%后投加，能保證供水安全的同時(shí)又能進(jìn)一步

三、未來(lái)發(fā)展方向

我國(guó)部分自來(lái)水廠的地勢(shì)差較大，利用自重流即可完成整個(gè)制水的過(guò)程。恰好在這過(guò)程中，我們可以利用水頭落差來(lái)產(chǎn)生電力，幫助我們降低生產(chǎn)成本。自來(lái)水廠大多數(shù)構(gòu)筑物頂部都是以綠化覆蓋或平頂為主，這為太陽(yáng)能發(fā)電提供了重要的基礎(chǔ)。從目前的應(yīng)用案例效果來(lái)看，20萬(wàn)平方米的面積全年發(fā)電量約2200萬(wàn)千瓦時(shí)。從這一數(shù)據(jù)看，該發(fā)電效率足以滿足自來(lái)水廠的生產(chǎn)需求。不過(guò)，光伏發(fā)電需要解決生產(chǎn)過(guò)程中氮氧化物和硫化物的產(chǎn)生問(wèn)題和缺乏政策性鼓勵(lì)后的成本問(wèn)題，才能更加迅速地被接納和應(yīng)用。總體來(lái)說(shuō)，利用水廠各構(gòu)筑物樓頂或綠化面積安裝光伏設(shè)備發(fā)電在未來(lái)是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張雪冰，王新元.葉輪切削節(jié)電技術(shù)應(yīng)用[C]，石油和化工優(yōu)秀論文集， 2012：356-359。

[2] 楊茹.變頻器在空壓機(jī)自動(dòng)恒壓供氣節(jié)能改造中的應(yīng)用[J]，冶金電氣， 2008（24）：30-33。

（作者單位：中山市小欖水務(wù)有限公司）