探析水廠的節(jié)能降耗措施

楊江毅

摘? 要：文章簡單介紹了水廠節(jié)能降耗的現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了其解決措施，包括加大供水設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)力度、降低礬耗和氯耗等，旨在減少能源消耗，節(jié)約成本，提高水廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，促進(jìn)水廠快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水廠;節(jié)能降耗;優(yōu)化技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU991.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）22-0120-02

Abstract： This paper briefly introduces the present situation of energy saving and consumption reduction in waterworks， with emphasis on its solving measures， including strengthening the overhaul and maintenance of water supply equipment， reducing alum consumption and chlorine consumption， etc.， in order to reduce energy consumption， save costs， improve the economic benefits of waterworks enterprises， and promote the rapid development of waterworks.

Keywords： waterworks; energy saving and consumption reduction; optimization technology

引言

隨著社會(huì)的快速進(jìn)步和發(fā)展，使市場的競爭力逐漸增大，若水廠企業(yè)想在此環(huán)境中脫穎而出，則要確保水源的品質(zhì)，減少能源消耗，但是目前水廠在節(jié)能降耗方面仍存在一些問題，需要及時(shí)解決。

1 水廠節(jié)能降耗的現(xiàn)狀

1.1 電能損耗

水泵機(jī)組在我國的水廠中被廣泛應(yīng)用，而在水廠運(yùn)行過程中，能源消耗受多種因素影響。經(jīng)調(diào)查顯示，在水廠眾多能源消耗中，泵的能源消耗占比80%。因?yàn)樗畯S的技術(shù)、設(shè)備和管理水平較差，使水廠水泵機(jī)組的效率降低，加大能源消耗，造成浪費(fèi)。隨著供水量的逐漸增多，水廠對(duì)供水管網(wǎng)做出了相應(yīng)的改造，但是沒有對(duì)水泵機(jī)組進(jìn)行改造，導(dǎo)致一些水廠降低給水揚(yáng)程，增大電能損耗。除此之外，我國水廠在設(shè)計(jì)上仍存在一定的問題，清水池的有效容積較小，使清水池的電能損耗嚴(yán)重。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)清水池時(shí)只考慮容量，忽略了提高清水池內(nèi)的水位，造成電能損耗嚴(yán)重。

1.2 水廠礬耗和氯耗居高不下

現(xiàn)階段，我國很多水廠都是平流沉淀地，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中處理工藝時(shí)間長，加礬不規(guī)范，增加了水廠工作人員了解加礬量所對(duì)應(yīng)的濾后水濁度的時(shí)間。為保證水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)需要增加礬量，提高礬耗量。除此之外，水廠使用液氯消毒也會(huì)增加能源消耗，因?yàn)樗畯S凈水構(gòu)筑物的體積較大，會(huì)導(dǎo)致氯氣易揮發(fā)，加大氯氣消耗。

2 水廠節(jié)能降耗措施

2.1 加大供水設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)力度

工作人員要對(duì)水廠供水生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，增強(qiáng)生產(chǎn)管理，加大供水設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)力度，在日常運(yùn)行過程中對(duì)設(shè)備維修資料進(jìn)行收集，保證水廠能夠安全、優(yōu)質(zhì)、高效運(yùn)行，并且金屬內(nèi)壁易產(chǎn)生污垢，使過水?dāng)嗝孀冃?，減少通水能力，因此，工作人員要對(duì)金屬管道定期加強(qiáng)維護(hù)，用0.25MPa壓力水和水氣一起對(duì)污垢進(jìn)行沖洗，或者在金屬管道內(nèi)壁加涂保護(hù)層，提高管道的通水能力，保證金屬管道可以長時(shí)間有效運(yùn)行。

水廠要根據(jù)自身的取水量和凈水能力制定關(guān)于用水標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測儀器、凈水構(gòu)筑物檢測技術(shù)等方面的節(jié)能方案，仔細(xì)觀察反應(yīng)池的基本情況，找到節(jié)能降耗的方法。經(jīng)過實(shí)踐證明，改造反應(yīng)池可以保證機(jī)械設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行。由于反應(yīng)池在節(jié)水過程中會(huì)消耗大量的能源，對(duì)反應(yīng)池進(jìn)行改造后不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，還可以使設(shè)備合理搭配?；蛘咚畯S可以準(zhǔn)確定位取水泵揚(yáng)程，利用河床抽水到反應(yīng)池，可以對(duì)能源消耗進(jìn)行定位，保證機(jī)械設(shè)備可以高效運(yùn)行。若定位數(shù)據(jù)過高，則會(huì)影響機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 降低礬耗和氯耗

由于每個(gè)水廠的水質(zhì)存在一定的差異性，因此，在加礬時(shí)，要控制其用量，并要對(duì)水質(zhì)仔細(xì)觀察，依據(jù)實(shí)際積累經(jīng)驗(yàn)對(duì)混凝劑在不同原水中的濁度制定加藥量圖表。值得注意的是，藥液的稀釋濃度越低則表明水質(zhì)的處理效果越好;反之，則說明水質(zhì)處理效果較差。可以使用游動(dòng)電流檢測儀對(duì)手動(dòng)加礬進(jìn)行控制，確定加礬的數(shù)量，保證提供穩(wěn)定的自來水資源。除此之外，在用氯消毒方面我國與其他國家仍存在一定的差距，需要改變加氯的方法。因?yàn)轭A(yù)加氯易產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，出現(xiàn)浪費(fèi)的情況，所以，水廠應(yīng)科學(xué)合理地確定加氯量，明確原水的水量和水質(zhì)，控制氯的濃度，促進(jìn)加氯系統(tǒng)工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2.3 提高水泵節(jié)能優(yōu)化技術(shù)

2.3.1 使用變頻調(diào)速系統(tǒng)

降低水廠的能源消耗要從水泵節(jié)能的角度出發(fā)，對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行充分考慮。通常來說，水廠要依據(jù)管道系統(tǒng)的特征選擇合適的設(shè)計(jì)方法，使水泵的作用得到充分發(fā)揮。要從獨(dú)立性的角度對(duì)水泵進(jìn)行設(shè)計(jì)，使水泵節(jié)能優(yōu)化技術(shù)得到充分實(shí)現(xiàn)。并且選擇與水泵相匹配的電機(jī)是非常重要的，一般會(huì)使用高效運(yùn)行的電機(jī)技術(shù)，雖然價(jià)格比傳統(tǒng)電機(jī)高，但是該技術(shù)的維護(hù)費(fèi)用較低，經(jīng)過投入使用后，可以促進(jìn)水廠順利完成技術(shù)升級(jí)。

水廠可以對(duì)變頻恒壓變量進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變給水系統(tǒng)的給水壓力，降低其計(jì)算精度。隨著水泵控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，使變頻調(diào)速的作用充分發(fā)揮。目前，我國水廠根據(jù)外界條件、工藝變化使變頻器頻率值發(fā)生改變，也就是說在開環(huán)狀態(tài)下使用變頻調(diào)速技術(shù)，可以有較好的調(diào)速效果。水泵控制系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，如調(diào)節(jié)器、控制對(duì)象、壓力測量變送器、變頻調(diào)速器等。水泵控制系統(tǒng)主要利用壓力測量變送器來測量水管出口的壓力，將其轉(zhuǎn)化成和它對(duì)應(yīng)的15mA電信號(hào);對(duì)比調(diào)節(jié)器和工藝需要的指標(biāo)，所得的偏差值要按照計(jì)劃調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，使獲得的調(diào)節(jié)信號(hào)傳到變頻調(diào)速器，將變頻器輸入是380.0V/50.0Hz交流電轉(zhuǎn)化成輸出是0.0-380.0V/0.0-400.0Hz地連續(xù)頻率交流電及可調(diào)節(jié)的電壓，對(duì)給水泵的電機(jī)供應(yīng)。在水泵電機(jī)安裝變頻調(diào)速，可以具有較好的節(jié)能效果，與未安裝前相比更加節(jié)能降耗，并且使用變調(diào)技術(shù)不僅可以減少噪聲，改善工作環(huán)境，還可以提高經(jīng)濟(jì)效益，有較好的節(jié)能降耗效果[1]。

除此之外，使用變調(diào)技術(shù)可以減少調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障對(duì)生產(chǎn)的影響，減少約50%的水泵壓力，降低約500%的電源頻率和約60%的電機(jī)定子的電流，并且啟動(dòng)變頻器使其調(diào)速平穩(wěn)，可以減少電網(wǎng)沖擊。系統(tǒng)中進(jìn)行閉環(huán)控制，能夠及時(shí)控制偏差，根據(jù)工藝需要對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器進(jìn)行調(diào)速，控制其精度，保證生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。

2.3.2 了解水泵工作原理

在水廠生產(chǎn)過程中，其中電耗占能源消耗的80%，因此，在降低藥耗和水耗的同時(shí)要對(duì)電耗投入更多的精力。而在水廠，大多數(shù)電能都在一級(jí)泵房和二級(jí)泵房被消耗。

因此，要選擇高效率的水泵，不僅可以提升水的提取效率，還可以節(jié)省自來水的制作時(shí)間，減少企業(yè)生產(chǎn)成本，降低能耗。目前，我國自來水廠使用離心泵，在水泵開動(dòng)前要將水灌到進(jìn)水管和水泵中，使水可以在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)的離心力下被抽取出來，因此，離心泵葉輪的高速旋轉(zhuǎn)效率會(huì)對(duì)自來水被抽取的效率產(chǎn)生影響。水廠要對(duì)效率低的水泵進(jìn)行更換，選擇效率高、范圍寬的機(jī)泵設(shè)備，不僅可以減少水廠的能耗，還可以提高機(jī)泵的運(yùn)行效率。除此之外，要選擇良好的泵殼與葉輪片的機(jī)泵設(shè)備，提高機(jī)泵的工作效率，減少自來水的制作成本[2]。

葉輪機(jī)是水泵在抽取水過程中的重要設(shè)備，現(xiàn)階段，水廠中易出現(xiàn)機(jī)泵特性曲線不相符、機(jī)泵揚(yáng)程偏高等問題，會(huì)影響機(jī)泵的工作效率。因此，要對(duì)水泵葉輪進(jìn)行切割，提高機(jī)泵的效率。在切割機(jī)泵葉輪時(shí)，要根據(jù)水泵的實(shí)際情況確定切割量，既可以提高機(jī)泵的工作效率，又可以節(jié)約電力，降低能耗。

2.3.3 使用新型技術(shù)

機(jī)泵在運(yùn)行過程中易受氣蝕、空蝕等因素影響，導(dǎo)致運(yùn)行效率降低，因此，防止空氣等因素對(duì)水泵進(jìn)行侵蝕，就要選擇使用新型的密封技術(shù)和噴涂材料，對(duì)葉輪的表面進(jìn)行噴涂，使葉輪表面形成光滑層，減少因摩擦阻力對(duì)水泵的影響，減少能源消耗。另外，使用新型密封技術(shù)可以防止軸套被磨損，從而降低機(jī)泵能源損耗。

2.4 保持清水池最佳水位

清水池的位置在送水泵之前，其水位會(huì)影響送水泵房的用電負(fù)荷，而水位的高低和送水泵房的水泵壓力呈正相關(guān)，若水位越高，則正壓越大。除此之外，使用變頻調(diào)速泵可以調(diào)節(jié)送水泵的運(yùn)行方式，可以減少電耗。據(jù)了解，高于80%的城市水廠總耗電量是送水泵房的耗電量。因此，城市水廠要依據(jù)流量和揚(yáng)程的變化對(duì)水泵的運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且城市水廠可以在水泵機(jī)組上對(duì)壓力控制裝置進(jìn)行安裝，利用壓力的變化控制水泵的轉(zhuǎn)速，有節(jié)省電量的好處。

2.5 提升污泥脫水節(jié)能技術(shù)

優(yōu)化污泥脫水節(jié)能技術(shù)會(huì)涉及脫水機(jī)的類型選擇和增加藥劑投入量兩方面。而污泥脫水機(jī)器主要包括板框式污泥處理技術(shù)、離心式污泥脫水技術(shù)、帶式污泥脫水技術(shù)等五個(gè)類型。通過對(duì)帶式污泥脫水技術(shù)進(jìn)行分析，可以了解帶式污泥脫水技術(shù)，并且該技術(shù)有穩(wěn)定性強(qiáng)、節(jié)能消耗等優(yōu)勢，但是此項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)行效率低下，維修成本高，極少被企業(yè)使用。而板框式污泥處理技術(shù)與其他技術(shù)相比，有較高的污泥餅效率，但是此項(xiàng)技術(shù)占地面積較大，運(yùn)行效率低下，易對(duì)環(huán)境造成二次污染，因此，很多水廠會(huì)選擇使用離心式污泥脫水技術(shù)[3]。

根據(jù)調(diào)查顯示，很多水廠都安裝了變頻自動(dòng)投放藥物系統(tǒng)，對(duì)藥物的數(shù)量進(jìn)行合理投放。例如，此項(xiàng)技術(shù)在某市的一家水廠投入使用，已經(jīng)取得較好的使用效果。該水廠占地面積約15千米，雖然場地的占地面積較小，但是對(duì)處理技術(shù)投入帶來的經(jīng)濟(jì)效益是以往的2倍，能夠?qū)_氣體控制方法進(jìn)行充分考慮，可以改進(jìn)能耗大的情況。

2.6 測試錳元素含量

一般面對(duì)水廠出現(xiàn)錳元素超標(biāo)的情況，會(huì)使用添加氯元素的方法，使氯被四價(jià)錳消除，促進(jìn)錳元素沉淀。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，此項(xiàng)技術(shù)的處理技術(shù)雖然簡單，但是卻有較好的處理效果，因此，保證錳元素有較好的沉淀效果要進(jìn)行負(fù)荷生產(chǎn)，使用此種生產(chǎn)技術(shù)促進(jìn)錳元素沉淀。

3 結(jié)束語

水廠在運(yùn)行過程中水泵機(jī)組和給水處理的電能損耗過大，并且我國很多水廠礬耗和氯耗過高，因此，要針對(duì)這些問題制定相應(yīng)的解決措施，減少電能損耗，改進(jìn)生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程，提高水泵節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，降低礬耗和氯耗，加大水廠設(shè)備的維修和管理力度，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]李都望，余天奇.水廠的能耗分析與節(jié)能措施[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2019，40（06）：109-110+118.

[2]屠復(fù)舉.水廠的節(jié)能降耗技術(shù)[J].科技風(fēng)，2018（11）：101.

[3]于開軍，于開民，魯曉強(qiáng).淺談水廠節(jié)能降耗措施[J].建筑與預(yù)算，2014（06）：69-72.