污水处理工作中电气自动化技术的应用

王宽振

（山西省城乡规划设计研究院工程设计中心，太原 030000）

随着污水处理厂的全面建设，工艺流程的持续创新，电气设计部分至关重要，在遵守基本规范、确保设备安全运行的基础上，还应该对节能环保设计理念提高重视。污水处理厂作为能耗消耗密集型单位，需注重节能降耗。目前一些污水处理厂因为电气设计缺乏合理性，且未开展节能措施，致使在污水处理中耗损大量的资源及能源，对污水处理厂的处理质量造成严重影响。

1 电气自动化技术在污水处理工作中的实际应用

新时代背景下，自动化技术在我国污水处理领域中已获得广泛运用，我国许多污水处理厂都在运用电气自动化技术，然而对技术应用的深度和广度而言，许多污水处理单位的应用依旧缺少全面性[1]。现下电气自动化技术在进行污水处理方面已形成健全的全自动控制系统，利用创建污水处理完善的集合监控与感应、自动化处理、数据采集记录的处理系统全面控制污水处理，可在污水处理过程中，避免人为失误操作的隐患[1]。

国际上，相关污水处理的电气自动化系统现已被许多国家应用，实际证明。这对于改善污水处理技术和处理效率意义重大。而我国的电气自动化污水处理的应用技术处于发展初期，实际应用缺乏广泛性。大多数污水处理厂电气自动化技术应用水平和智能化水平普遍较低，整体技术应用深度与效率没有实现高效发挥[2]，电气自动化整体性的控制系统在污水处理方面的运用差异性很大。

2 国内污水处理行业的现状

新世纪，污水处理部门的各种调查研究显示，我国工业废水和城市废水的年排放总量大约超过四百亿立方米，导致全国80%以上的大小河流都受到了不同程度的污染。但是，对于我国的污水处理现状而言，清华紫光顾问公司的调研报告表明；我国污水处理设备的运行状况为运行正常的（1/3）、运行不正常的为（1/3）、处在闲置状态的为（1/3），污水处理厂的具体运转率只到达50%。近些年来，我国污水处理行业积极引入西方发达国家的技术经验，并充分结合我国的实际情况形成自身的技术[3]。但相比较而言，我国设计建设的污水处理厂还存有低效率、高能耗、高维修率、低自动化程度等相关问题。现阶段，我国污水处理厂的处理能力在缓慢增长，但依旧无法满足我国污水排放量的增长速度。而主要存在以下因素：第一，资金的投入量严重不足。污水处理项目的造价较低，虽然我国财政部门给予补贴，可在国家的具体的发展过程中，国家财政的投入只是杯水车薪，无法满足大量的资金缺口；第二，技术以及设备的自动化控制水平落后。随着进水水资源质量不断复杂化，污水排放的指标不断提升，若是依旧采用人工经验进行控制已无法满足如今的实际需求，无人值守的自动化管理模式已经具备较强的合理性及经济性。

3 污水处理厂电气节能设计的有效措施

3.1 加强负荷参数的合理计算

为了使污水处理厂的电气节能设计更为科学合理，应针对负荷参数展开科学计算。在电气负荷计算中，系数计算法与单位指标法是应用最广泛的方法。系数计算法通常是指详细测量使用的设备、电线等线管数值，之后，实现有功功率与无功功率开展公示整合，可获得一个和电流与电压相关的公式，之后，代进相关系数，此方法可对电气负荷参数进行精准计算[4]。在单位指标法的计算过程中，一般要针对时间单位范围中的用电量和相关指标开展计算，在规定时间范围过程中，可以规定为每周、每月、每季度。在计算电气系统的负荷中，应全面掌控整体电气系统的最大负荷，在充分掌控最大负荷系数之后，可针对变压器实施科学调节，才能在电气设备的运行中，降低能源耗损。

3.2 变压器的选型设计措施

变压器电能损耗是整个配网系统电能损耗中最为主要的部分。在本污水处理厂电气系统设计中，应当优先选择具有低损耗以及高效性特点的节能变压器[5]。10 kV/0.4 kV变电所共配置2台变压器，变压器选型为SCB11#，负荷以及配置情况，见表1。

表1 污水处理厂变压器的负荷及配置状况

3.3 功率因数补偿及谐波治理

厂区的用电计量方式采用高供高计。低压设备均采用低压电容柜在各变电。低压配电柜处集中自动补偿，要求补偿后功率因数不小于0.9。

变压器T1

有效功率为P1=632.96kW，无功功率Q=441.8kvar

工厂的功率因素为

功率补偿的计算方法为：

Q=P（tanφ-tanφ、）=632.96（tan34.9°-tan25.8°）=135kvar

其中φ=arccos0.82=34.9°，φ、=arccos0.9=25.8°

实际补偿容量φ=200kvar，补偿无功功率后再次计算：

变压器T2

有功功率为P2=630.9 kW，无功功率为Q2=440.4 kvar

3.4 合理选择并应用电缆

污水处理厂选择电缆时，要充分融入经济性，若是污水处理厂在采购时盲目选用价格高昂的电缆，不但会提高企业的生产投入成本，与此同时，电缆的能耗非常大[6]。现阶段，在设计电气时，应充分结合节能性与经济性，还要全面考虑具体的发展状况，科学铺设电路。因为在具体的铺设中，负荷要求会呈现出差异性，所以，应该选用不同的材料，利用这种方式，不但可减少材料耗损，还可以减少污水处理厂的成本投入。在选择电缆时，还要充分融入技术性，电缆的电阻与线路的长度呈现出正比例关联，然而，却和电缆的横截面积体现出反比例关联，所以，为了有效缩短电缆的整体长度，应相应地缩小电气设备的整体布局，与此同时，若是条件允许，应尽可能提高横截面积，采用这种方式，将电阻控制在较小范围中，有效降低能耗。

3.5 照明系统的节能设计

在进行电气的节省设计中，应提高对照明系统节能设计的重视，主要是因为照明系统在整体电气系统中发挥着举足轻重的作用，若是可科学有效地进行照明系统的节能设计，将最大限度地降低污水处理厂的电能耗损问题。在设计照明系统的过程中，通常可利用感应控制方式，利用这种方式，不但可有效处理电力能源的损耗问题，而且能够让照明系统呈现出智能化。不仅如此，在采购照明灯具时，应尽量选用LED灯，主要是因为LED灯具有较好的节能性，需实现广泛运用。

3.6 优化污水处理工艺

新时代背景下，城市中产生的污水量逐年增加，对于污水处理厂的污水处理能力有更高的要求。污水处理厂势必要采取新型设备与污水处理工艺，在提升污水处理能力的基础上，有效减少能量耗损，推动传统污水处理工艺实现良好的转型升级。在创建污水处理厂初期，应加强污水处理系统中漂浮物的及时清理，降低厂区雨污排水系统中的栅渣量，才能在突增污水量的条件下顺利实现分流分压，防止为潜水泵带来严重损坏，有效延长潜水泵的使用年限[7]；及时取得电网运行信息，通过电网峰谷平的实际情况和计价规则，才能及时调整污水处理厂大功率设备的运行时间，有助于减少用电成本；加强现有设备的升级改造，为全部污水的顺利入槽提供保障；在车间安装监控设备，针对污水处理的全过程进行实施监控，有效提升污水处理质量；污水处理厂应采用变频调速技术实现现有电气技术的改造升级，采用此技术可全面提高年处理污水量，成功降低电气耗电量，有效节省能源耗损量大约为25%，节省电费支出，有助于提升污水处理厂的经济效益。

4 结论

总之，城市的污水处理厂在进行污水的处理过程中，电气能耗相对非常高，严重影响污水处理厂提高经济效益。鉴于此，应采用科学有效的措施，让污水处理厂实现电气系统的节能，有助于减少电气能耗，可推动污水处理厂实现健康稳定的发展。