污水处理厂电气设计分析

冯 振 国

(大同市政工程设计研究有限公司，山西 大同 037006)



污水处理厂电气设计分析

冯 振 国

(大同市政工程设计研究有限公司，山西 大同 037006)

分析了现阶段污水处理厂常用的污水处理工艺，从供配电系统设计、电机控制设计、电缆敷设三方面，研究了污水处理厂的电气设计方法，对优化污水处理效果有一定的意义。

污水处理，供配电，电机控制系统，电缆

1 污水处理厂概况

污水处理厂的作用主要是人工强化处理从污染源排出的废水，以提高水环境质量与功能目标。一般地，污水处理厂主要分为集中与分散两种类型，其将废水处理后直接排入城市管道或者水体之中。当然，污水处理厂还能够回收循环利用某些废水资源，通过提高经处理后的水质，以实现污水的再利用。在污水处理厂中，其处理废水的工艺流程主要是结合物理、化学、生物等各类处理方法，在贯彻落实当前国家各项建设政策的基础上，实现污水处理厂废水处理效果稳定，节省投资运行费用等基本目标。

现阶段，我国污水处理厂的应用工艺很多，常用的普遍工艺有以下几种：

1)构建污水收集设施，其中包括雨水管道、污水管道以及工厂排放水管道等；

2)建设一定的粗格栅拦截以及污水提升泵站，以进行大颗粒杂质的消除；

3)构建一定的细格栅拦截以及旋流沉砂池，以获得细小颗粒的去除；

4)构建微曝氧化沟，包括缺氧池、厌氧池、好氧池等核心处理工艺流程，实现废水氧化；

5)使经处理后的废水经过二次沉淀池，消毒出水池，最后使废水流经排水管道，最终排入水体。

以上这些最普遍的工艺则需要一定的污水处理厂电气系统支撑，一般地，其基本组成包括10 kV的配电系统、低压配电控制系统、10 kV/0.4 kV的变压器以及电机、电缆、照明等工艺设备。优化设计污水处理厂电气系统，对于降低能耗，提高污水处理效益大有裨益。

2 污水处理厂电气设计

在污水处理厂的电气系统中，消耗的电能很大，所以优化设计供配电系统、电机控制、电缆敷设三方面对于有效降低污水处理厂的电能损耗，提高污水处理厂经营效益具有重要作用。

2.1 供配电系统设计

在设计污水处理厂电气系统时，需要特别强调供配电系统的设计分析，此工程不仅包括消防负荷的设计，同样也包括能够保证污水基本处理的必需设备，其中主要包括缺氧、厌氧以及好氧池水下搅拌机、污水提升泵、污泥回流泵等二级或三级负荷。

1)在城市用电线路中引入两路10 kV的电源，一个应用，一个作为储备。一般情况下，由主供电源进行供电，一旦主供电源发生失电情况，立即由备供电源进行供电；

2)变压器是电压的变换设备，根据统计：在中国的配电网中，变压器的电能损耗约占配电网电能损耗的70%，所以节能的潜力巨大。在供配电系统设计中应当选择高效的、低损耗的节能型变压器，合理选择变压器的容量，使其经常处于经济运行状态，以达到节能的目的。在污水处理厂一般选择两台干式变压器，并将线路负载率控制在其额定电压的3/4左右。在低压配电系统中一般采取的是单母线分段运行的方式，在分列运行这两台变压器的基础上设置一定的母联开关，如果发生变压器一台故障并停运的情况，立即借助母联开关完成合闸，由另一台变压器承担全厂所有二级负荷的及时供电；

3)污水提升泵等消耗用电功率较大的设备，主要集中于提升泵房、鼓风机房等处，所以遵循负荷中心靠近的基本原则，可以将变配电房设置在与提升泵房、鼓风机房相近的位置，以最大限度地降低额外损耗；

4)在粗格栅、细格栅、提升泵房、沉沙池、消毒排放池、综合楼等建筑物中相应配置配电间，这样就可以沿电缆将电能输送至各配电间，再由配电间进行细节分配，实现电气系统的高效、节能目标；

5)在污水处理厂中主要采用分散与集中补偿相结合的无功补偿模式。其中，分散补偿位于大功率电机附近，集中补偿位于变电所内，合理的无功补偿能够提高功率，减少线路损耗。

2.2 电机控制设计

污水处理厂应用的电气设备很多，而这些电气设备的启动控制要求大多不同，所以在设计电气系统时需要综合考虑相应的工艺要求以及设备启动时电压对电气设备的影响，通过设计高效的电机控制系统达到实时监控的基本要求。

1)完成模块化设计；划分电机系统，使其分为主体、CT、显示、扩展等模块；

2)设计一些可灵活扩展的模拟以及数字信号；这些信号不仅可用于检测电动机回路中泄漏、不平衡度、频率、三相线、有功电度等参数，而且可以使用户有所参考，以选择最适宜的电动机打开方式以及相应设备；

3)选配一定的扩张数字模块；这些数字模块可以增加一定的开关量输入以及可编程定义支持的性能。其除了向继电器提供输出电量，还可以增加电机控制中的启动以及保护动作，如增加报警功能；

4)使用扩展数字模块，增加继电器；在向分布式控制系统输出模拟量时，电机控制系统还可以选择多种参数，以促进维护管理的方便性。如电机控制系统中包含欠压重启功能，其是在电动机主回路短暂停电后，由主系统判断并根据参数进行重启设置的延时，以提高用电安全。

2.3 电缆敷设

电缆敷设同样也是污水处理厂电气系统设计的关键，主要有以下三种敷设方式：

1)电缆沟敷设。一般地，电缆沟敷设主要包括室内以及室外两种。室内电缆沟主要设置了混凝土盖板，无论是安装还是检修都较为方便。室外电缆沟则主要需要考虑防盗、防水等因素，其大多与暗渠结构类似，在电缆沟上设有覆土以及盖板，由于室外电缆沟不方便开启，所以其需要提前考虑安装以及检修的操作空间问题，即要求其净宽不小于1.2 m，净高不低于0.8 m。除此以外，室外电缆沟还需进行检修井的设置，检修井间的间距应超过20 m，这样才能做到设备最大效率的应用；

2)电缆线槽敷设。在进行电缆线槽敷设时一般需要注意电缆线槽材质以及室外敷设位置选择两个问题。一方面，由于污水处理厂车间内积聚的气体大多具有腐蚀性，其能够严重腐蚀冷轧钢板材质的电缆线槽。而且电缆线槽如果设在室外，由于没有遮挡，冷轧钢板材质的电缆线槽也会腐蚀得很快。所以，在进行电缆线槽的选择时需选取优质的壁厚不小于0.4 mm的不锈钢进行制作。另一方面，污水处理厂具备的反应池大多具有体积较大，设备较多的特点，所以在敷设电缆线槽时需要尽量避免露天敷设，通过选择在池上的风管沟道或者池壁四周的走道板下，能够最大限度的降低其腐蚀速率；

3)电力排管敷设。在污水处理厂的实际运行过程中，需要根据实际的工艺运行状况适当增加用电设备或者工艺设施，所以为了避免出现开挖重复现象，在进行电力排管敷设的时候应当预留出足够的备用孔数，以防备未知情况发生。

3 结语

在水资源异常宝贵的今天应时刻关注污水处理情况，通过优化设计污水处理厂中的电气系统，来实现污水回收工序的高效完成，达到节约水资源的目的，以造福子孙后代。

[1] 杨成毅.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计[D].成都：西南交通大学,2013.

[2] 黄旭峰.污水处理厂电气优化设计[J].给水排水,2015(3):103-106.

On electric design for sewage plant

Feng Zhenguo

(DatongMunicipalEngineeringDesignandResearchCo.,Ltd,Datong037006,China)

The paper analyzes the common sewage treatment crafts in sewage sewage plants, and researches the electric design of the plants from the design for power-supply and distribution system, motor control design, and cable pavement, so as to optimize the sewage treatment effect.

sewage treatment, power-supply and distribution, motor control system, cable

1009-6825(2016)05-0127-02

2015-12-02

冯振国(1982- )，男，工程师

TU855

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