探讨污水处理厂电气节能措施
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【摘 要】基于提高污水处理厂节能水平的目的，围绕电气节能问题，做了简单的论述，提出了电气节能措施。从污水处理厂的运行角度来说，积极探索有效的电气节能措施和方法，对推动污水处理厂持续发展，有着重要的意义。
【关键词】污水处理厂;电气节能;光伏技术
中图分类号： TM727.3;X703 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）36-0311-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.149
Discussion on Electric Energy Saving Measures of Sewage Treatment Plant
GUO Cheng
（Nanjing water group co.， LTD.， Nanjing Jiangsu 210000， China）
【Abstract】Based on the purpose of improving the energy-saving level of sewage treatment plant， this paper makes a simple discussion on the electrical energy-saving problem， and puts forward the electrical energy-saving measures. From the perspective of sewage treatment plant operation， it is of great significance to actively explore effective measures and methods of electrical energy saving for promoting the sustainable development of sewage treatment plant.
【Key words】Sewage treatment plant; Electrical energy saving; Photovoltaic technology
截至2018年6月底，全國设市城市、县（以下简称城镇，不含其它建制镇）累计建成污水处理厂3802座，污水处理能力达1.61亿立方米/日。全国设市城市建成运行污水处理厂共计2149座，形成污水处理能力1.32亿立方米/日。基于此背景，积极探索此课题，提出污水处理厂运行电气节能的方法，有着重要的意义。
1 污水处理厂节能新模式分析
从污水处理厂的产业特征来说，其为能源密集高耗能产业，能源消耗费用占据运营维护成本的30-80%，具有能源消耗大和运行成本高等特点，影响着污水处理厂的持续发展。其中，电耗费用占比比较大，解决电能消耗已经成为了企业研究的重点。若能够减少电能消耗，对企业来说能够实现降本增效，实现节能减排目标，推动企业持续化发展。从最新的研究和实践来说，探索应用的光伏+污水处理厂模式，通过推广应用清洁电能，为污水处理厂解决电耗问题，提供了有力的支持。模式的应用优势，主要是通过建设光伏电站，利用其发电，为污水处理厂提供所需的电量，如果多余则可以利用余电上网。目前来说，该模式的应用获得了初步成效，验证了其推广应用的价值。
2 污水处理厂电气节能技术的应用实例分析
2.1 案例概述
以某污水处理厂为例，运用的是A2/O工艺，污水处理能力水平为4万t·d-1，处理后出水水质标准为一级A排放标准。从其运行的成本方面来说，以电费为主。基于污水处理厂的处理流程能源消耗分析得知，能源消耗单元主要包括提升泵房和鼓风曝气系统以及高效滤池等。污水处理厂的总设备容量统计约为1387kW，提升泵房的设备容量占比最大，达到27%。根据过往的能源数据统计分析，提升泵房和高效滤池、回流系统等运行，能源消耗占据整个污水处理厂运行能源消耗总量的90%以上，因此从上述部分采取节能措施，实现对电气能源的节约，达到降本增效的目的。
2.2 进水提升泵房
从污水处理厂运行的角度来说，提升泵房的能源消耗较大。引入变频控制技术，实现水泵运行的能源节约，使得水泵可以保持高效率运转状态，进而达到节能目标。若可以实现对提升泵房前端集水井以及调节池等所拥有的蓄水能力发挥，通过提高水泵前的水位，达到减少水泵装置吸水扬程减小的目的，并且能够减小水泵启停的次数以及同步运行的数量，实现减少能源消耗目标。除此之外，可以达到调整水流量和水质的目的，保证处理工艺的运行效果。经过调查此污水处理厂前端运行的集水井以及调节池，有着很强的蓄水能力。经过计算分析得知，集水井和调节池运行调节能力大约为300m3，管网蓄水能力大约为4500m3，可以运用提高集水井水位的方法，通过减少水泵装置吸水扬程的方法，减少水泵运行的能源消耗。通过对比改造前后的平均电耗得知，运行3台水泵提升污水方案和减少水泵运行时间的方案相比，以提升水量相同为对比条件，能够节约4.9%的电量，获得了不错的节能效果，验证了提高水泵前的水位方法具有可行性。
2.3 鼓风曝气系统
一般来说，对于鼓风曝气系统的运行管理，很多污水处理厂都采取粗放的管理方式，未能科学管理鼓风机，依靠以往的工作经验调节，未能结合进出水水质的变化情况，开展曝气调节，使得曝气过量情况频发，能源消耗较大。在进行改造时，通过对曝气系统运行的分析，进行曝气系统的优化，实现系统节能。具体做法为，对不同月份水温条件下运行的生物池，进行曝气所需氧量的核定。同时对曝气系统进行划分，分为第一区间和第二区间。其中，第一区间为11月到次年4月，温度低于20℃;第二区间为5-10月，温度高于20℃，从需氧量数据可以得知，第一区间的11月份以及第二区间的10月份，生物池需氧量下的鼓风机运行电能消耗最小，两个区间其他月份的鼓风机运行能源消耗较大，存在曝气过量的可能性比较大。通过对鼓风机运行频率进行相应的调整，调控曝气系统，对其进行优化，能够使得此单元达到节电运行的效果，能够节约5.38%。 2.4 选择性运行滤池
从此污水处理厂配置的滤池情况来说，配置了3台规格为30kW额反冲洗风机;3台规格为11kW反冲洗水泵。节能措施如下：（1）依据出水在线监测设备运行数据以及水质化验监测值，以二沉池出水水质质量达到标准为前提，停止运行高效滤池，使得设备停止运行，达到降低能源消耗的目的[1]。（2）依据出水在线监测设备运行数据以及水质化验监测值，以二沉池出水水质质量达到标准为前提，保持高效滤池运行，当出水能够达到排放标准要求并且处于稳定水平后，停止其运行，实现降低能源消耗的目的。（3）选择重点投放时间段。结合重点时间段，比如国家环保核查的前期以及节假日等，结合实际情况，运行高效滤池[2]。此污水处理厂运行的高效滤池，共计设置了10个单体池，按照轮流反冲洗原则运行，每次运行的时间为15min，单个单体池每日进行2次反冲洗。基于过去的运行数据统计，每年大约运行天数为230天，经过改造后运行125天，通过数据计算得出，此单元节能空间大约为45.7%。
2.5 污泥回流系统
从控制回流系统的做法来说，常用以下方法：（1）维持污泥回流量不变;（2）维持污泥回流比不变;（3）定期调节或者随时调节污泥回流量指标以及回流比数据[3]。基于泥位计以及流量计的数据，结合污水处理厂污泥回流系统的具体情况，决定运用定期调节或者随时进行调节的方法，通过调整回流量以及回流比，实现运行节能。在实际调节操作时，每次调节的幅度都不大，污泥回流比变化没有大于15%，回流量变化没有大于10%。运用此方法，同时合理调整回流泵的運行参数，虽然操作的复杂程度比较高，不过系统可以保持良好状态，节能空间大约为25%。
2.6 改造总效益
通过采取上述节能措施，当年1-10月份的累计污水处理量大约为1022.58m3，电量大约为374.63kWh，经过计算平均电能消耗大约为0.37kWh·m-3，预计全年处理量为1200万m3，按照此计算，全年耗电量大约为444万kWh，相比上一年度减少了29.8万kWh，换算为标准煤，大约为36.65t。节能措施的应用效益如下：（1）经济效益。按照0.716元·（kWh）-1进行计算，能够节约21.37万余元。（2）节能措施的环保效益。按照1t标准煤产生2.66-2.72t二氧化碳进行计算，每年大约可以减少97.5-99.7t，环保效益较好。
3 污水处理厂电气节能策略的总结
3.1 做好问题的调查
若想解决问题，必须要对问题有着全面的了解。这需要进行问题调查，明确污水处理厂系统运行能源消耗大的部分，做好能源消耗的分析，制定相应的解决方法[4]。这需要发挥厂子的基层员工力量，对各个子系统运行情况进行调查，深度分析电气能源消耗问题产生的原因，提出相应的措施，提高电气节能水平，实现降本增效的目的，推动污水处理厂持续化发展[5]。
3.2 加大技术研究力度
解决污水处理厂电能消耗的问题，除了从各个系统运行的能源消耗入手，采取相应的措施，还需要积极引入新技术和新方法，创新问题解决的措施，提高污水处理厂运行的节能水平。从当前的发展实际来说，光伏技术的发展和应用，为电气节能提供了技术保障，获得了不错的成效。加大技术的研究，破解污水处理厂能源消耗问题，提出有效的解决方法，减少电能的消耗，提高清洁能源的利用率，实现经济效益目标和环保效益目标[6]。
4 结束语
综上所述，污水处理厂电气节能问题的处理，需要做好全面的分析和把控，提出行之有效的解决方法。文中结合具体实践，分析了污水处理厂电气节能方法的运用，总结了提高电气节能水平的策略，具体如下：加大技术研究;做好问题调查和分析等。
【参考文献】
[1]赵琦.污水处理厂电气控制设计及节能措施探讨[J].工程建设与设计，2019（01）：79-82+85.
[2]任岁.城市污水处理厂电气节能的实现及意义略述[J].科学技术创新，2017（25）：41-42.
[3]林先添.污水处理厂电气设计和节能措施分析[J].企业技术开发，2017，36（05）：60-62.
[4]张超.浅谈我国城市污水处理厂电气节能措施[J].科技经济导刊，2016（15）：126-127.
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