污水處理工作中電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

王寬振

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院工程設(shè)計(jì)中心，太原 030000）

隨著污水處理廠的全面建設(shè)，工藝流程的持續(xù)創(chuàng)新，電氣設(shè)計(jì)部分至關(guān)重要，在遵守基本規(guī)范、確保設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，還應(yīng)該對(duì)節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念提高重視。污水處理廠作為能耗消耗密集型單位，需注重節(jié)能降耗。目前一些污水處理廠因?yàn)殡姎庠O(shè)計(jì)缺乏合理性，且未開展節(jié)能措施，致使在污水處理中耗損大量的資源及能源，對(duì)污水處理廠的處理質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在污水處理工作中的實(shí)際應(yīng)用

新時(shí)代背景下，自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)污水處理領(lǐng)域中已獲得廣泛運(yùn)用，我國(guó)許多污水處理廠都在運(yùn)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，然而對(duì)技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度而言，許多污水處理單位的應(yīng)用依舊缺少全面性[1]。現(xiàn)下電氣自動(dòng)化技術(shù)在進(jìn)行污水處理方面已形成健全的全自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用創(chuàng)建污水處理完善的集合監(jiān)控與感應(yīng)、自動(dòng)化處理、數(shù)據(jù)采集記錄的處理系統(tǒng)全面控制污水處理，可在污水處理過(guò)程中，避免人為失誤操作的隱患[1]。

國(guó)際上，相關(guān)污水處理的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)已被許多國(guó)家應(yīng)用，實(shí)際證明。這對(duì)于改善污水處理技術(shù)和處理效率意義重大。而我國(guó)的電氣自動(dòng)化污水處理的應(yīng)用技術(shù)處于發(fā)展初期，實(shí)際應(yīng)用缺乏廣泛性。大多數(shù)污水處理廠電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平和智能化水平普遍較低，整體技術(shù)應(yīng)用深度與效率沒有實(shí)現(xiàn)高效發(fā)揮[2]，電氣自動(dòng)化整體性的控制系統(tǒng)在污水處理方面的運(yùn)用差異性很大。

2 國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)的現(xiàn)狀

新世紀(jì)，污水處理部門的各種調(diào)查研究顯示，我國(guó)工業(yè)廢水和城市廢水的年排放總量大約超過(guò)四百億立方米，導(dǎo)致全國(guó)80%以上的大小河流都受到了不同程度的污染。但是，對(duì)于我國(guó)的污水處理現(xiàn)狀而言，清華紫光顧問公司的調(diào)研報(bào)告表明；我國(guó)污水處理設(shè)備的運(yùn)行狀況為運(yùn)行正常的（1/3）、運(yùn)行不正常的為（1/3）、處在閑置狀態(tài)的為（1/3），污水處理廠的具體運(yùn)轉(zhuǎn)率只到達(dá)50%。近些年來(lái)，我國(guó)污水處理行業(yè)積極引入西方發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并充分結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況形成自身的技術(shù)[3]。但相比較而言，我國(guó)設(shè)計(jì)建設(shè)的污水處理廠還存有低效率、高能耗、高維修率、低自動(dòng)化程度等相關(guān)問題?，F(xiàn)階段，我國(guó)污水處理廠的處理能力在緩慢增長(zhǎng)，但依舊無(wú)法滿足我國(guó)污水排放量的增長(zhǎng)速度。而主要存在以下因素：第一，資金的投入量嚴(yán)重不足。污水處理項(xiàng)目的造價(jià)較低，雖然我國(guó)財(cái)政部門給予補(bǔ)貼，可在國(guó)家的具體的發(fā)展過(guò)程中，國(guó)家財(cái)政的投入只是杯水車薪，無(wú)法滿足大量的資金缺口；第二，技術(shù)以及設(shè)備的自動(dòng)化控制水平落后。隨著進(jìn)水水資源質(zhì)量不斷復(fù)雜化，污水排放的指標(biāo)不斷提升，若是依舊采用人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制已無(wú)法滿足如今的實(shí)際需求，無(wú)人值守的自動(dòng)化管理模式已經(jīng)具備較強(qiáng)的合理性及經(jīng)濟(jì)性。

3 污水處理廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的有效措施

3.1 加強(qiáng)負(fù)荷參數(shù)的合理計(jì)算

為了使污水處理廠的電氣節(jié)能設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理，應(yīng)針對(duì)負(fù)荷參數(shù)展開科學(xué)計(jì)算。在電氣負(fù)荷計(jì)算中，系數(shù)計(jì)算法與單位指標(biāo)法是應(yīng)用最廣泛的方法。系數(shù)計(jì)算法通常是指詳細(xì)測(cè)量使用的設(shè)備、電線等線管數(shù)值，之后，實(shí)現(xiàn)有功功率與無(wú)功功率開展公示整合，可獲得一個(gè)和電流與電壓相關(guān)的公式，之后，代進(jìn)相關(guān)系數(shù)，此方法可對(duì)電氣負(fù)荷參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算[4]。在單位指標(biāo)法的計(jì)算過(guò)程中，一般要針對(duì)時(shí)間單位范圍中的用電量和相關(guān)指標(biāo)開展計(jì)算，在規(guī)定時(shí)間范圍過(guò)程中，可以規(guī)定為每周、每月、每季度。在計(jì)算電氣系統(tǒng)的負(fù)荷中，應(yīng)全面掌控整體電氣系統(tǒng)的最大負(fù)荷，在充分掌控最大負(fù)荷系數(shù)之后，可針對(duì)變壓器實(shí)施科學(xué)調(diào)節(jié)，才能在電氣設(shè)備的運(yùn)行中，降低能源耗損。

3.2 變壓器的選型設(shè)計(jì)措施

變壓器電能損耗是整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)電能損耗中最為主要的部分。在本污水處理廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇具有低損耗以及高效性特點(diǎn)的節(jié)能變壓器[5]。10 kV/0.4 kV變電所共配置2臺(tái)變壓器，變壓器選型為SCB11#，負(fù)荷以及配置情況，見表1。

表1 污水處理廠變壓器的負(fù)荷及配置狀況

3.3 功率因數(shù)補(bǔ)償及諧波治理

廠區(qū)的用電計(jì)量方式采用高供高計(jì)。低壓設(shè)備均采用低壓電容柜在各變電。低壓配電柜處集中自動(dòng)補(bǔ)償，要求補(bǔ)償后功率因數(shù)不小于0.9。

變壓器T1

有效功率為P1=632.96kW，無(wú)功功率Q=441.8kvar

工廠的功率因素為

功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法為：

Q=P（tanφ-tanφ、）=632.96（tan34.9°-tan25.8°）=135kvar

其中φ=arccos0.82=34.9°，φ、=arccos0.9=25.8°

實(shí)際補(bǔ)償容量φ=200kvar，補(bǔ)償無(wú)功功率后再次計(jì)算：

變壓器T2

有功功率為P2=630.9 kW，無(wú)功功率為Q2=440.4 kvar

3.4 合理選擇并應(yīng)用電纜

污水處理廠選擇電纜時(shí)，要充分融入經(jīng)濟(jì)性，若是污水處理廠在采購(gòu)時(shí)盲目選用價(jià)格高昂的電纜，不但會(huì)提高企業(yè)的生產(chǎn)投入成本，與此同時(shí)，電纜的能耗非常大[6]?，F(xiàn)階段，在設(shè)計(jì)電氣時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合節(jié)能性與經(jīng)濟(jì)性，還要全面考慮具體的發(fā)展?fàn)顩r，科學(xué)鋪設(shè)電路。因?yàn)樵诰唧w的鋪設(shè)中，負(fù)荷要求會(huì)呈現(xiàn)出差異性，所以，應(yīng)該選用不同的材料，利用這種方式，不但可減少材料耗損，還可以減少污水處理廠的成本投入。在選擇電纜時(shí)，還要充分融入技術(shù)性，電纜的電阻與線路的長(zhǎng)度呈現(xiàn)出正比例關(guān)聯(lián)，然而，卻和電纜的橫截面積體現(xiàn)出反比例關(guān)聯(lián)，所以，為了有效縮短電纜的整體長(zhǎng)度，應(yīng)相應(yīng)地縮小電氣設(shè)備的整體布局，與此同時(shí)，若是條件允許，應(yīng)盡可能提高橫截面積，采用這種方式，將電阻控制在較小范圍中，有效降低能耗。

3.5 照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電氣的節(jié)省設(shè)計(jì)中，應(yīng)提高對(duì)照明系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視，主要是因?yàn)檎彰飨到y(tǒng)在整體電氣系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，若是可科學(xué)有效地進(jìn)行照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，將最大限度地降低污水處理廠的電能耗損問題。在設(shè)計(jì)照明系統(tǒng)的過(guò)程中，通常可利用感應(yīng)控制方式，利用這種方式，不但可有效處理電力能源的損耗問題，而且能夠讓照明系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化。不僅如此，在采購(gòu)照明燈具時(shí)，應(yīng)盡量選用LED燈，主要是因?yàn)長(zhǎng)ED燈具有較好的節(jié)能性，需實(shí)現(xiàn)廣泛運(yùn)用。

3.6 優(yōu)化污水處理工藝

新時(shí)代背景下，城市中產(chǎn)生的污水量逐年增加，對(duì)于污水處理廠的污水處理能力有更高的要求。污水處理廠勢(shì)必要采取新型設(shè)備與污水處理工藝，在提升污水處理能力的基礎(chǔ)上，有效減少能量耗損，推動(dòng)傳統(tǒng)污水處理工藝實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)型升級(jí)。在創(chuàng)建污水處理廠初期，應(yīng)加強(qiáng)污水處理系統(tǒng)中漂浮物的及時(shí)清理，降低廠區(qū)雨污排水系統(tǒng)中的柵渣量，才能在突增污水量的條件下順利實(shí)現(xiàn)分流分壓，防止為潛水泵帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p壞，有效延長(zhǎng)潛水泵的使用年限[7]；及時(shí)取得電網(wǎng)運(yùn)行信息，通過(guò)電網(wǎng)峰谷平的實(shí)際情況和計(jì)價(jià)規(guī)則，才能及時(shí)調(diào)整污水處理廠大功率設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，有助于減少用電成本；加強(qiáng)現(xiàn)有設(shè)備的升級(jí)改造，為全部污水的順利入槽提供保障；在車間安裝監(jiān)控設(shè)備，針對(duì)污水處理的全過(guò)程進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，有效提升污水處理質(zhì)量；污水處理廠應(yīng)采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電氣技術(shù)的改造升級(jí)，采用此技術(shù)可全面提高年處理污水量，成功降低電氣耗電量，有效節(jié)省能源耗損量大約為25%，節(jié)省電費(fèi)支出，有助于提升污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

總之，城市的污水處理廠在進(jìn)行污水的處理過(guò)程中，電氣能耗相對(duì)非常高，嚴(yán)重影響污水處理廠提高經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，應(yīng)采用科學(xué)有效的措施，讓污水處理廠實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的節(jié)能，有助于減少電氣能耗，可推動(dòng)污水處理廠實(shí)現(xiàn)健康穩(wěn)定的發(fā)展。