海口白沙门污水处理厂（二期）节能降耗措施

蔡文宁

【摘 要】在污水处理过程中，电费占污水处理成本约一半以上，针对污水处理工艺设备、变配电系统采取节能降耗措施，是降低污水处理成本的有效途径。本文分析了污水处理厂变配电系统变压器容量的合理选择、潜水泵扬程的合理选择，从变配电系统优化运行、管理，潜水泵的扬程优化、变频改造等方面，提出节能降耗措施，降低运行成本，实现达标排放，运行成本的最低化。

【关键词】污水处理 节能降耗 最大需量 变频改造

1 污水厂概况

海口市白沙门污水处理厂（二期）设计处理水量20万立方/d，变化系数K=1.3，采用AAO工艺，处理后的尾水达到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，实现深海排放。

在污水厂的运营过程中，电耗一般占到直接运营成本的50%，如何实现节能降耗，节约用电，降低生产运行成本，保证达标排放，是日常运营管理工作的重要内容，本文从以下几方面措施，实现降耗。

2 变配电系统节能降耗措施

2.1 最大需量节能降耗

污水厂配电采用双电源10KV单母线分段结线方式，根据集中、就近的原则，全厂设0.4/0.23kV低压配电中心三个，如表一所示。

电房名称 变压器台数、容量 供电工艺段

1# 2*630KVA 进水泵房、预处理段、办公楼等

2# 2*1250KVA

10KV高压柜 鼓风机及生化处理段

3# 2*1000KVA 配水井、排海泵房、紫外消毒、污泥脱水处理段

总装变压器容量 5760KVA

表一 变压器安装容量情况

由于白沙门污水处理厂（二期）跟一期（其他水务公司运营）共用一条市政污水管网，生产上存在竞争关系，一般二期的产能未达到设计负荷，还有由于来水污染物浓度未达到设计指标，因此设计的用电变压器存在很大的富余量，按照2013年的生产情况，只需总装变压器容量的一半左右即2880KVA即可满足生产要求。如果按照5760KVA投入变压器，单台变压器的负荷率很低，且每月将产生可观的基本容量费和变压器空载及负载损耗电费。因此采取变更基本容量费收取方式降低电费，具体如下：

根据生产用电负荷情况，向供电局提出变更供用电合同，签订补充协议，将基本电费按照报装容量收取变更为按最大需量收取，根据南方电网的供用电合同，最大需量最低可以是报装容量的45%，每月实际最大需量在协议确定的容量±10%内均按38元/（KVA·月）收取，实际最大需量超过确定容量的±10%，额外收取容量费。污水厂将基本电费变更为最大需量按总装容量的45%收取后的费用情况比较如表二所示。

可见，变更为最大需量后，每年节省基本电费241368元。

变更发生的费用：由于变更基本容量计费方式，无需改变计量装置，且现装的多功能计量表均有最大需量功能，无需更换，只是协调供电局，变更供用电合同，因此发生的费用是0元。

按照最大需量收取基本电费的优点：

（1）系统可靠性高，如果是减容，不投用的变压器将被供电局封存，如正在运行的变压器突发故障，备用变压器投入要向供电局重新申请，严重影响到生产，而按最大需量，不投入的变压器处于热备状态，随时都可以投入，不会因为其他变压器故障影响生产，备用和使用变压器定时切换，无需办理手续，均衡使用，可靠性大大提高。（2）最大需量有±10%的浮动空间（即在2592-3168KVA之间），能够适应生产负荷变化，而无需增加额外的费用，如生产负荷再增大，最大需量协议约定的最大需量可以变更，非常灵活。（3）如将变压器减容，将增加新购变压器的投资，且不能适应生产负荷的需要。

2.2 合理投退变压器，减少空载损耗，提高功率因数。

白沙门厂三个电房各投一台变压器，变压器的负荷率在82%左右，另三台变压器处理备用状态，每月节省空载损耗电度：4.5KW*24*30=3240度（4.5kw是三台变压器空载损耗之和），每年节省电费：3240*12*0.6362=24735元。

污水厂的3个电房均设有低压补偿电容柜，电容的投退根据自动补偿控制器自控控制，合理设置投退值，定期对补偿回路的电容电容接触器、补偿控制器检查，提高整个配电系统的平均功率因数，每月的平均功率因数均高于0.9，每月均得到供电局力调电费奖励3000多元，全年可节省约3.6万元。

3 进水泵叶轮改造

白沙门厂进水泵房设计安装有4台大泵（1#、2#、5#、6#，160KW），小泵2台（3#、4#，75KW），扬程均为14米。在近3年多的运行过程中，出现水泵振动，造成轴承机封损坏，电机转子扫膛等故障，维修成本极高，且严重影响到生产的正常进行。经对水泵损坏的情况进行了深入的分析，对实际泵坑水位和水头损失进行计算，认为水泵选用的扬程过高，实际运行严重偏离曲线的高效点，造成能耗增大，水泵振动，维修成本增大。经对水泵运行工况曲线分析和厂家的技术支持，得出更改叶轮或变频改造将水泵的扬程降低是改变水泵运行工况的良好措施。经更换小扬程叶轮（高效点在11米左右），改造前后运行数据如表三所示。

表三 更换叶轮前后运行参数

（注：以上数据是泵坑液位5米时开机实测得出。）

可见，更换叶轮后，流量基本保持不变，而电机运行电流降低明显：

大泵：245-215=30A，小泵：127-115=12A

根据政府的监管要求，5米水位时需开启2台大泵，一台小泵，电流减少量30*2+12=72A，每小时节约电耗40度，费用25元（单位电价0.6362元/度），每年节省电费：25*24*300=18万元（一年按300天运行计算），通过改造，水泵运行在曲线高效区内，减少振动，同时减少可观的维修费用，将加快回收周期。

4 5#、6#泵变频改造

白沙门厂的5#、6#泵运行振动较厉害（可能与管道布置、泵座等有关），加上水泵叶轮严重偏离高效区，一直以来都不能正常使用。我们通过试验，发现采用变频器，降低水泵运行转速，在40HZ左右时水泵能够平稳运行，考虑到泵坑液位波动很大，高低液位差有5米左右，用变频调节，能够适应水位波动，满足水泵运行工况要求。因此，对5#、6#泵进行了变频改造，改造前后的运行情况如表四所示。

5 结语

通过污水处理厂实际运行及以上的计算分析，认为根据实际的来水水质及水量，合理优化变压器的运行，选用恰当的水泵扬程，几种方式联合使用，节能降耗相当可观。总之，污水厂运行的节能降耗，只有从设计，设备的选型以及日常的运行管理中，不断挖掘节能潜力，降低运行的能耗，降低设备的运行维护成本，才能为减排做贡献。