刍议污水处理厂电气设计若干问题

2019-01-14孙东年

魅力中国 2019年14期

孙东年

（大连理工大学环境工程设计研究院有限公司，辽宁大连 116000）

一、城镇污水处理厂的电气设计情况综述

与其他国家污水处理的工艺步骤和方法相似，我国大多数城镇污水处理工厂收集雨水和工业生产的污水，利用城市地下排水管网将收集到的污水汇总、输送到污水处理工厂的水泵房、调节池净化处理。经过污水氧化处理工艺和沉淀、二次沉淀、消毒等处理工艺，保证污水净化并达到国家清水排出标准。

污水处理工厂的电气设计系统中包括：照明设备、电机、电缆、低压配电、高压配电等内容。通常而言，污水处理工厂的电气系统设计一方面要为污水处理保证供电，另一方面要节约能耗、节约成本。

二、城镇污水处理厂的电气设计策略与要点

在城镇污水处理工厂中，电气系统设计要符合节能、降耗的原则理念，电气设计师应优化电缆敷设、电机控制、供配电系统设计方案，达到降低运营成本、减少能源浪费损失的效果。

（一）供配电设计策略与要点分析

以节约电能、保证电气系统安全、可靠、稳定运行为目标，电气工程设计师应结合污水处理工厂的实际情况和污水处理需求，合理选择污泥回流泵、好氧池水下搅拌机、厌氧搅拌机、缺氧搅拌机等污水处理设备和设施，科学设定三级或者二级负荷数值，优化消防电气系统设计。具体应做到：

一是，以保证电气系统运行安全与稳定为首要目标，采用10kV两回路电源供电的设计方法，其中一个供电电源负责日常供电，另外一个电源的作为紧急应对的储备电源——当日常供电电源故障或者被切断，则启动储备电源，用于维持污水处理设备正常运行。

二是，变压器选择与设计策略。据数据调查显示，国内建筑工程电气系统运行中，变压器设备的能耗数值最高，约占电气系统管网能耗的百分之七十以上；如果合理选择和配置变压器设备，则能有效达到能源节约的目标。因此，在污水处理厂的电气系统供配电设计环节中，设计师应选择低能耗、运行高效的节能环保类型变压器设备。实践中，污水处理工厂的电气系统中应配置两个干式变压器设备，以电气系统的额定电压数值为参照，电气线路电压负载率应设定为额定电压数值的百分之七十五。污水处理工厂的电气系统低压配电设计方案中，通常采用单母线分段的设计思路，为两个干式变压器设备分别设置控制开关，当其中一个变压器故障、无法运行时，由另外一个干式变压器保证日常生产供电。

三是，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；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。

（二）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。对加药计量泵，搅拌机等没有调速要求且功率小电机可采用全压直接启动，启动电流为额定电流4-7倍；对提升泵等功率大设备考虑启动电流对电网电压波动率，同时对其他设备影响，没有调速要求，采用软启动器启动。对鼓风机等功率大且需调速变频控制要求，采用变频器控制，变频启动过程中，频率由底到高，电流一般维持在电机的额定电流以下或接近额定电流。鼓风机加入变频器开环或闭环控制，根据水处理量负荷不同，季节不同，可以实现变频控制，降低能耗，节约能20%以上。

（三）电缆敷设

一是，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或花纹钢盖板，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。

二是，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。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。

三是，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。