城市污水處理廠節(jié)電方式探討

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摘要：本文以加強運行管理與基礎(chǔ)管理工作等方式，對污水處理廠的節(jié)電方法作了探討。節(jié)約用電對降低城市污水處理廠的運行成本是至關(guān)重要的。在目前運行的城市污水廠中，電耗一般會占到直接運營成本（包括電耗、藥耗、大修維護費、污泥運輸費、人員工資、管理費）的50%左右，因此如何有效的降低運行電耗對污水廠的運行意義重大。對于已經(jīng)建成的污水處理廠，節(jié)電主要考慮從三個方面著手，一是結(jié)合實際進水情況，生產(chǎn)運營過程中合理配置污水處理設(shè)施及設(shè)備的投運量；二是從設(shè)備和器材方面，更換低效率或過大的電機，安裝變頻調(diào)速裝置，安裝電力負荷檢測裝置，盡量采用節(jié)能照明燈具，都可以節(jié)省能耗。三是從抓基礎(chǔ)管理入手，建立更為有效地節(jié)電制度，節(jié)電降耗建立相應(yīng)的獎懲制度，做到節(jié)能降耗人人參與。

1合理配置污水處理設(shè)施及設(shè)備的投運量

在整個污水廠電耗中，鼓風(fēng)機耗電量約占到整個用電量的30%-40%，根據(jù)工藝要求及時調(diào)整鼓風(fēng)機的運行時間和流量，不僅能更準確地提供曝氣需氧量，而且又能有效地節(jié)約電能；在水量、水質(zhì)、溫度等條件變化時及時調(diào)整鼓風(fēng)機的流量，這里面有很大的潛力可挖，近幾年發(fā)展起來的精確曝氣系統(tǒng)就是為了更好的節(jié)省鼓風(fēng)機的能耗。另外在水量、水質(zhì)變化時及時調(diào)整設(shè)施的投運，也可以有效地降低能耗，比如一個20萬噸/日的污水廠，在進水量接近10萬噸/日的時候，及時調(diào)整為半池運行；或者在進水水質(zhì)好于設(shè)計值時，減少部分構(gòu)筑物內(nèi)的水力停留時間，都可以有效地減少設(shè)備的運行時間和臺數(shù)，節(jié)省電能。

2從設(shè)備和器材節(jié)能入手

在污水廠，曝氣和回流是最主要的能耗。另外，污水的提升也是非常大的，這兩塊加起來有80%到90%，所以要特別重視；下表為某污水廠統(tǒng)計的實際設(shè)備耗電比率表：

3水泵節(jié)能

對于提升水泵的控制，根據(jù)現(xiàn)場儀表采集的液位等數(shù)據(jù)，控制水泵的開停，根據(jù)實際需要調(diào)整為間歇或變頻運行，這樣即可以更好的控制泵房水位，避免水泵頻繁開啟，在節(jié)省電能的同時也減少了后續(xù)處理單元的沖擊。對回流泵和剩余泵，改閥門調(diào)節(jié)流量為變頻調(diào)節(jié)流量，及時更換效率低的葉輪，這些都是水泵節(jié)能的有效措施。

4風(fēng)機節(jié)能

以離心風(fēng)機為例，鼓風(fēng)機的負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下

式中的ρ與ρ0表示不同介質(zhì)的密度，若忽略其影響，則可以看出風(fēng)機的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比、風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比、功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。在傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣法中，鼓風(fēng)機的風(fēng)壓和風(fēng)量通常是采用人工改變出風(fēng)口處的閥門來調(diào)節(jié)的，鼓風(fēng)電機一直是處于全壓全速的滿負荷工作狀態(tài)，若是采用交流變頻技術(shù)，根據(jù)所需風(fēng)最來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，就會節(jié)約大量的電能，同時也利于遠距離控制和閉環(huán)控制的實現(xiàn)。下圖為變頻調(diào)速時風(fēng)機性能曲線：

圖中1為風(fēng)機在恒速下的風(fēng)壓一風(fēng)量（H——Q）特性，曲線5為恒速下功率一風(fēng)量（P-Q）特性，曲線4為閥門全開時的管阻特性。假設(shè)風(fēng)機工作在A點時效率較高，輸出風(fēng)量為100%，此時，軸功率P1與Q1、Hl乘積面積AH1OQI成正比。當風(fēng)量需要從Q1減小到Q2時，如采用閥門調(diào)節(jié)，相當于增加管阻力，使管阻特性變到曲線3，系統(tǒng)由原工況點A變到新工況點B運行。從圖中可以看出，風(fēng)壓反而增加，軸功率P2與面積BH20Q2正比，減少不多。若采用調(diào)速方式風(fēng)機轉(zhuǎn)速由nl降到n2，根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2下的H-Q特性，如曲線2所示。可見在滿足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3降低，功率P3（相當于面積CH30Q3）隨著顯著減少，節(jié)省功率損耗P=△H*Q2，與面積BH2H3C成正比。

由此可見在風(fēng)機系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速控制方式調(diào)節(jié)風(fēng)量在節(jié)能降耗上是個有效的方法，調(diào)節(jié)范圍可以達到O-100％。但是，在控制風(fēng)量時必須考慮曝氣池的空氣流率、攪拌強度和風(fēng)機本身的調(diào)節(jié)限度，最后確定一個風(fēng)量調(diào)節(jié)的范圍。

廠區(qū)照明及其它生活用電節(jié)能。污水廠的照明用電浪費現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：燈開關(guān)不及時，有長明燈現(xiàn)象；使用低效的大功率白熾燈。

針對以上現(xiàn)象，可采取以下措施：優(yōu)先選用節(jié)能、發(fā)光效率高的光源和照明器，逐步淘汰白熾燈光源；路燈改為定時控制及感光控制。

加強用電管理，提高功率因數(shù)。由于污水廠大部分的設(shè)備都由異步電動機來驅(qū)動，所以自然功率因數(shù)僅0．75左右。通過加強用電管理，保證無功補償設(shè)備的完好率，可有效的提高功率因數(shù)，降低線路損耗。

對鼓風(fēng)機、進水泵等產(chǎn)生高次諧波較為嚴重的設(shè)備，可加裝相應(yīng)的節(jié)電器。

由于變頻器、感應(yīng)電動機的大量使用，造成了一定量的諧波的產(chǎn)生，諧波對配電系統(tǒng)的污染主要表現(xiàn)為：過負荷和發(fā)熱，增加介質(zhì)應(yīng)力和過電壓，干擾電子設(shè)備、控制設(shè)備的性能和正常工作等。對頻繁啟動的進水泵和變頻風(fēng)機等重點設(shè)備加裝具有消除諧波作用的新型節(jié)電裝置，既能有效的消除諧波，減少對電網(wǎng)的污染，又能減少設(shè)備發(fā)熱，節(jié)約電能。

5狠抓基礎(chǔ)管理入手，做到節(jié)能降耗人人參與

5.1建立有效的節(jié)電制度，節(jié)電降耗與獎懲掛鉤

節(jié)電制度至少應(yīng)包括以下基本制度：用電管理制度包括新增用電設(shè)備的審批，電能的分配和違章用電的處理等；單位產(chǎn)品耗電定額的管理制度包括耗電定額的測定和分析，耗電定額的制定和核定，耗電定額的技術(shù)資料管理和執(zhí)行耗電定額的獎懲規(guī)定，對負荷率和負荷曲線進行分析，必要時進行全廠或部分設(shè)備的電能平衡，對輸入電能、利用電能及損耗原因進行分析，提出合理的指標和措施。下表為某污水廠在進行改造時做的電能節(jié)約識別表，用于控制用電設(shè)備改造的審批。

5.2積極采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，隨時觀察供電系統(tǒng)的運行情況。

采集數(shù)據(jù)應(yīng)包括電壓、電流、頻率、三相不平衡率、電量、功率因數(shù)、溫度等實時數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)自動實現(xiàn)電量統(tǒng)計、供電可靠率統(tǒng)計、負荷統(tǒng)計、分析損耗等功能，合理調(diào)配運行方式，實現(xiàn)優(yōu)化運行，利用計算機網(wǎng)絡(luò)提高運行管理水平。

結(jié)語

總之，節(jié)電是整個生產(chǎn)工作中重要的一環(huán)，必須綜合治理，多方位多角度節(jié)電，并與職工工作成績和經(jīng)濟責(zé)任制相結(jié)合，才能取得更好的效果。