污水处理厂电气节能措施探讨

黄卫忠

（广州市净水有限公司荔湾管网分公司，广东 广州 510163）

污水处理厂的能耗按介质可以分为燃料、电能和药剂等，其中电能消耗在总能耗占比中达到60%～90%。电能消耗在以下几个部分：鼓风机房、污水提升、再生处理、生活照明、污水超越和其它设备等。其中鼓风机房、污水提升、再生处理和生活照明占到了电耗的大部分，污水处理厂电气节能的措施可以从这些部位来开展。

1 选用节能设备

（1）水泵选择。水泵是污水处理厂不可缺少的设备之一，其作用主要有提升、内回流和外回流等。常见的水泵有离心泵、轴流泵、排污泵、螺旋泵和螺杆泵等。水泵的选择要根据实际需要。一般离心泵的效率为50%左右，能输入悬浮废水，常用于小型污水处理厂；轴流泵具有扬程低、流量大等特点，常用于大型污水处理厂；排污泵具有很强的耐腐蚀性，对于泥浆水、杂质污水处理效果好；螺旋泵消耗电能少、效率高，对污泥回流提升效果好；螺杆泵传输流量小、扬程高，适应高浓度、高粘度的污泥处理。

根据实际情况选择合适的水泵是电气节能的第一步，而合理使用水泵可以进一步减少污水处理厂的电能消耗。通常，污水处理厂的流量要小于水泵设计的最大流量，通过调节水泵的运转速度可以降低轴功率输出达到节能的目的。水泵转速的三次方与轴功率成正比，当水泵转速有很小变化时，轴功率变化都明显，于是通过调节水泵转速来减少电能消耗是很有意义的。另外一般的水泵功率因子在0.6～0.7之间，无功功率会使设备发热，损坏设备，同时降低了有功功率，使设备效率极其低下，这时可以装置变频器，通过变频器的滤波电容作用减少无功损耗，提高设备效率。最后在水泵使用中可以装置软启动开关，防止硬启动对电网设备的损害，延长设备的使用寿命。

（2）鼓风机选择。污水处理中有一道程序就是鼓风曝气，这是一种人工强化处理，为了使污水排放达到相关要求。鼓风曝气工艺需要用到鼓风机，选择合适的鼓风机除了能够降低能耗，还能够为以后的维护带来便利，带来投资效益。常用的鼓风机有罗茨鼓风机、单级离心鼓风机和多级离心鼓风机。罗茨鼓风机一般用于小型污水处理厂；单级离心鼓风机一般用于大型污水处理厂；多级离心鼓风机一般适用于中型污水处理厂。鼓风机使用方面可以通过变频技术来调节阀门进出风风量，挡板消耗了大量的电能，从而降低了电动机功率，降低了能耗，一般通过应用变频技术可以节约20%～30%的电能。

（3）曝气头选择。曝气头的选择对曝气设备的充氧影响重大。常见的曝气头按材质可以分为陶瓷曝气头、橡胶曝气头和聚乙烯曝气头。按曝气头的形状又可以分为盘式、管式和板式的。曝气头在使用过程中会出现膜片损坏，曝气管涌；部分曝气头堵塞，曝气不均匀；长时间使用增大了曝气阻力损失；维修难，维护成本高等现象。一般而言，盘式曝气器常用较多，但易出现堵塞结垢现象，管式聚乙烯曝气头曝气均匀、充分，稳定性好，适用范围广，具有较高的推广价值。

（4）变压器选择。污水处理厂中变压器的损耗不容忽视，选购合适的变压器对节约能源和投资都很有意义。不同类型的变压器其材质、效率和价格都不一致。而一些低能耗的变压器的比普通变压器多出的价格在2～5年就可以收回来，因此选择低能耗、高效节能的变压器很有必要。

（5）电动机选择。电动机在日常生活中很普遍，能耗也大，有研究表明我国三相异步电动机用电量占全国总用电量的60%以上。选择合适的电动机，提高电动机的效率对能源节约有重要意义。国家也出台了相关标准，如《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》就对电压小于690V，功率小于315kW的异步电动机进行了规定。在选用此类电动机时，其节电率要大于15%。污水处理厂电动机一定要达到相关标准，不达标准的要禁止使用。

2 配电系统节能措施

（1）线缆的损耗控制。在污水处理厂中有很多条线缆为处理设备供电，当电流流过时由于电阻的存在会产生损耗。线缆的电能损耗占整个设备损耗的3%～5%。我们知道线缆电能损耗公式为：

其中：△P为线缆电能损耗，kW；I为线缆电流（A）；R为线缆电阻，Ω；ρ为电阻率；L为线缆长度；S是线缆截面积。

由公式（1）可以看出，线缆电路损耗和电流、电阻成正比，可以通过降低电流和电阻来减少能耗。我们知道污水处理设备的功率是一定的，要减小电流，就得提高电压，于是对于污水处理厂的大功率设备建议提高电压来减少能耗。还可以通过降低线缆电阻来降低能耗，由公式（2）可知，降低电阻R可以通过减小线缆电阻率和线缆长度，提高线缆截面积来实现。具体来看就是选择电阻率低的铜质线缆材料，减少线缆长度需要对污水处理设备进行合理布局，使线缆尽量少走弯路，多走直线等，线缆截面积提高会增加相应投资，于是选择合适大小截面积线缆即可。

（2）变压器损耗控制。在污水处理厂的实际运行过程中，变压器台数可能不止一台，经常会出现变压器负载太高或太低的情况，同时电能在早中晚的不同情形下价钱也不一样。于是应根据实际情况，合理调节变压器台数使其在最佳负载运行，如白天和晚上电价不一致，可以在白天和晚上安排不同的任务量。考虑到一般变压器的负载率在0.5～0.6，因此在实际过程中可以根据污水厂的工作变化，控制变压器负载率在0.5～0.7之间。对于变压器的容量选择不应该片面追求大小选择，因为小容量的变压器是可以降低空载损耗，但是实际情况中大容量的变压器总的损耗却更低，于是在选购变压器时应考虑其负载损耗、空载损耗和经济运行负载等。

（3）功率因数提高。配电系统中除了降低线缆的能耗可以降低无用功，还可以通过集中和分散的方式来提高有功功率。如在选择设备时尽量选用功率因数高的设备，对于低压设备应采取集中补偿方式，而污水处理厂中的一些功率因数很低的设备可以进行分散式的就地进行补偿，分散式补偿方法简便可靠，能增大整体的功率因数，避免严重的电压波动等现象，这样可以降低无功功耗，节省能耗，还能很好的保护仪器设备。提高无功功率除了能节约电能损耗还能产生很好的经济价值。

3 照明系统节能措施

（1）选择节能光源。污水处理厂分为工作区和办公区，同时污水处理很多时候在晚上进行，于是污水处理厂选择合适的节能光源对电气节能很有必要。如在车间、厂房区，在选择光源时除了考虑节能需要，还要有一定亮度，一般可装置一些金属卤化灯、大功率细管荧光灯和高压钠灯等节能光源；对于办公区域、值班室和配电室等对亮度需求不是很大时，可以选择小功率或细管径的荧光灯或金属卤化灯等来节约电源。

（2）选择合适电源配件。镇流器是电灯的一个重要配件，而普通的电感镇流器对线路损耗大，还极易发生故障或损耗，维护成本高。因而，应选择低能耗的电感镇流器或电子镇流器等。这样可以降低能耗，节约资源，同时减少维护成本。

（3）合理设置灯控。节约用电的意识已深入人心，但是实际情况中因为人的原因总是会发生浪费电能的现象，于是在污水处理厂不同区域设置不一样的灯控开关是很有必要的。如车间、厂房等工作区应设置总的手动开关灯控，并由专人负责，保证生产需要，节约电能。而在办公区域、值班室等应设置一灯一控，在方便办公人员工作的同时节约能源。对于走道、楼梯间和卫生室等一般可设置声控开关，方便人们的同时也无需专人负责，节约人力。而厂区的道路照明灯一般可设置自动关闭，如晚上打卡，白天关闭，只需在夏天、冬天等因为白天夜晚时长不一而进行设置，在大大节约电能的同时也节约了人力。

4 结语

综上所述，可以看出污水处理厂的电气节能措施有很多，可以从节能设备的选择入手，还可以通过对配电系统、控制系统等进行一些节能处理，同时对厂区内的照明系统改造也可以大大节约电气能源。污水处理厂电气节能措施除了上述提到的方法外还有很多，最重要的是在污水处理厂建设前，要根据实际情况做好顶层设计，协调好各处理部位的关系，只有这样污水处理厂才能产生经济效应，持续稳定运行。