污水处理厂电气节能措施分析

李中杰

【摘要】城市生产生活水平的提升，使得污水总量也在不断增加，而污水处理厂工作动力为电能资源，这就决定了污水处理能耗较大。因此，必须要结合污水处理厂工作模式特点，对电气系统进行节能研究，积极应用各项新型技术，在保证污水处理效果的同时，提高电力资源应用综合效率。

【关键词】污水处理厂；电气系统；节能技术

基于环保理念为降低污水对生态环境的影响，其提高水资源利用效率，需要对污水处理厂工作模式进行优化，对各类资源进行优化配置。就我国污水处理厂运行现状来看，大多数并未采取节能措施，整个污水处理过程中电能损耗过大，甚至存在严重的资源浪费。为提高污水处理厂工作综合效益，必须要以其供配电系统为对象，积极应用各项先进技术，提高系统运行节能效果。

一、污水处理厂电气节能方向分析

1.变电站设计优化

对降低电力能耗，需要合理设计变電站以及配电室位置，对全长运行负荷进行分析，将其设计到中心位置。例如将变电站设计在鼓风机房、出水泵房等用电量较大的建筑物附近。此种设计方式可以减少配电半径，进而可以降低供电电缆以及各类线路损耗，在降低电力资源损耗的同时，提高供电系统运行稳定性与安全性。另外，还应合理设计变电器数量与容量，避免数量过多造成资源浪费，以及数量较少而影响系统运行稳定性。

2.变压器设计优化

在对变压器进行设计时，应尽量保证其运行处于最佳经济负载率状态，为减少电力资源的损耗，还应以电厂生产用电性质来其运行台数进行调整，一般情况下将其负载率控制在0.5～0.7范围。变压器损耗主要包括铁损与铜损，其中铁损值大小主要受铁芯材质影响，运行负荷并存在任何影响。而铜损与负荷电流平方成正比关系，负载电流为额定值时的铜损，又称为负载损耗，计算公式为：△P=Po+β2Pk，其中△P表示有功功率损耗；Po表示变压器空载损耗；Pk表示变压器短路损耗；β表示变压器负载率。

3.抑制高次谐波优化

谐波的存在会影响电气系统运行稳定性，且会使得设备在运行过程中产生大量热，加剧设备运行损耗。因此，从节能要求出发，需要利用各项技术来降低系统内存在的高次谐波含量。例如对低压变压器应用△/YO-11点接线方式，避免3次以及3n次谐波对电网产生污染。另外，还应结合污水处理厂运行特点，选择合适的带消协电抗器，并将其与电容器组以并联方式设计成系统补偿装置，利用并联谐振来消除谐波对电容器产生的不良影响。

4.配电系统功率因数优化

对污水处理厂配电系统功率因数进行调整，适当的提高能够有效减少电气系统线路以及变压器的运行损耗。功率因数的提高，代表着无功功率的减少，在向同一负荷功率提供的负荷电流相应降低，基于此能够提高变压器与线路截面选择的合理性。与原有电气系统相比，降低功率系统不断可以达到降低损耗的目的，同时还可以控制系统建设投入成本。另外，在对污水处理厂电气系统进行节能设计时，需要对系统运行负荷进行计算，主要包括工业动力负荷与辅助照明负荷两部分，且动力设备负荷分为鼓风机与泵类负荷两部分。其中，主动力设备的负荷按照轴功率法计算，其余设备负荷则采用系数法计算，另外辅助照明负荷以及办公用电负荷则以建筑面积为依据进行电指标计算。

二、污水处理厂电气系统节能措施分析

1.工程概述

以某污水处理厂为例，对其电气系统节能设计措施进行研究。该污水处理厂主要应用A2/O工艺，目前已经完成一、二期升级扩容工程，污水处理能力为5万t·d-1，处理后出水水质满足相关专业标准。就该厂生产现状来看，主要成本为电费，电力能源损耗严重，主要集中在进水提升泵房、高效滤池、鼓风曝气系统等部分。其中，进水提升泵房设备容量占到厂内总设备容量的25%，高效滤池设备占据总设备容量7%，以及曝气系统占据总设备容量的40%，各部分综合运行能耗可以占据到厂内污水处理电力能耗的80%以上。对电气系统进行节能改造，需要将其作为对象进行分析。

2.节能技术

2.1 进水提升泵房

对此部分系统采用变频技术进行控制，提高其工作运行效率，对此子项系统前端集水井、管网以及调节池等进行优化，提高其蓄水能力，可以有效提高水泵前水位，降低是泵吸水扬程，且在运行过程中可减少泵启停次数，能够降低部分运行损耗。水泵轴功率计算公式为N=ρQH/η，根据公式进行分析，水泵安装运行后，水泵运行效率η以及流体密度ρ为恒定值，设备轴功率N与水泵实际流量Q、有效扬程H则为正比例关系。这样在不改变实际流量Q时，降低其运行有效扬程，则其轴功率N越小。由此可以得出，对水泵前水位进行适当的提升，可以起到一定效果的降低损耗效果。

2.2 高效滤池设计

本厂为保证处理后排出水质达到国家一级A排放标准，在二期改造工程阶段，对处理工艺增加了高效滤池环节，这样沉池水经过中间水池提升到高效滤池后，经过消毒处理便可达到排放标准。对此部分进行节能优化，首先需要对出水在线监测设备以及水质化验监测值为依据，在确定二沉池水质达到排放要求后，停止高效滤池的使用，减少此部分设备运行产生的电能损耗。或者是监测到二沉池出水水质即将超标的情况时，降水提升到高效滤池内处理，确保处理后水质达到排放要求，在水质稳定后关闭高效滤池设备，降低电能损耗。本厂污水处理工艺中共设置有15个单池体，对其轮流进行冲洗，每天2次，每次时间保持为15min。对近几年运行数据进行统计分析，每年可运行总天数为230d，2015年实际运行天数为125d，该单元节能效率为45.7%。

结语

对污水处理厂电气系统进行节能设计，除了要在建设阶段做好基础功能的优化外，更重要的是要对后期生产状态进行总结，对各项高能耗因素进行分析，结合生产工艺特点，确定节能优化对象，有针对性的采取措施进行优化，在保证污水处理效率的同时，降低电力能耗。

参考文献：

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[2]徐卫东，张蕾，付业兴，郑效文，江钊.污水处理厂电气节能措施探讨[J].中国给水排水，2012，02：99-101.