摘要：本文首先说明了污水处理工程电气节能设计的重要意义，并以某污水处理厂A2/O工艺工程项目为例，详细阐述了污水处理工程电气设计和节能措施。
关键词：污水处理；电气设计；节能；自控系统；线路损耗
一、污水处理工程电气节能设计的重要意义
随着城市的快速发展，城市人口不断增多，人们生活、生产中产生的污水、废水也在不断增多，污水处理厂的已经成为城市规划中的重要组成部分。为了更好的满足城市污水处理的需求，污水处理厂的规模也在不断增大，污水处理量也随之增加，而从当前城市污水处理厂的发展现状来看，污水处理设备存在运行能耗过高，电气节能技术偏低，污水处理工艺较为落后等问题，这严重阻碍着污水处理厂的经济效益。尤其对于早期建设的污水处理厂而言，存在着设备严重老化、节能措施不配套、污水净化质量偏低等问题，这无疑增加了污水处理厂的污水处理成本，也给政府财政增加了负担，因此，提高污水处理工程电气节能设计显得尤为重要。
二、污水处理厂的A2/O工艺流程
某污水处理厂进水中工业废水和生活污水的比重分别占40%和60%，需要采用A2/O工艺进行污水处理。污水处理厂的建设规模为2万m3/d，拟分两期建设，近期实施1.5万m3/d，后期实施0.5万m3/d。按照工厂污水处理方案，进水需要先经过预处理，然后进行二级生物处理，最后经过消毒处理后达到出水水质要求。在二级生物处理阶段，需要采用A2/O工艺。从A2/O工艺流程上来看，经过预处理后的污水将进入厌氧池，然后进入缺氧池和好氧池，最后进入二沉池。好氧池中的混合液将进入缺氧池得到循环处理，二沉池产生的剩余污泥一部分回流至厌氧池，一部分进行回收利用。
三、污水处理工程电气节能设计措施
（一）电气自控节能设计
在具体进行A2/O工艺电气自控节能设计时，还要在污水处理厂综合楼内完成中央控制室的设计，然后在厂区内完成4个PLC分控站的设置。利用PLC1，可进行进水泵房、沉砂池、初沉池污水泵房等构筑物内电气设备的运行控制，完成仪表信号采集。利用PLC2，可以进行A2/O反应池、鼓风机房等构筑物内电
气设备运行控制。在PLC2分控站下，需在A2/O反应池上完成远程I/O站设置，以实现对反应池内各种电气装置和仪表信号的采集，并将信号传递至PLC现场站。PLC3分控站负责进行二沉池、加药间、消毒渠、絮凝池等构筑物内电气设备的运行控制和信号采集。PLC4分控站主要进行污泥池、脱水机房等位置的电气设备运行控制，同时完成仪表信号采集传输。在A2/O反应池中，可以通过检测DO值确定供气量是否合适，以免DO浓度过高带来更多的曝气能耗，给反硝化效果带来不良影响。对曝气池内的在线DO浓度检测仪的信号进行采集，并将检测值与设定值进行对比，可以通过自动调节供气量加强对DO浓度控制。而在供气量调节上，系统可以通过控制鼓风机运转台数和利用变频器调节电机转速实现。在回流污泥控制上，可以利用检测得到的MISS信号确定各段污泥浓度，实现对回流污泥量的合理调节，继而使污泥排放量得到有效控制。因此通过电气自动控制，可以达到节能减排的目标。
（二）电气节能分析
1、变压器选择
变压器是供电系统的重要组成部分，相关资料中表面其损耗量占总能耗百分之六左右，为此其能耗降低工作势在必行。通常情况下变压器损耗包括铜耗和铁耗，前者同负荷有着紧密的联系，基于此在设计过程中设计人员可以将负荷运行时间的变化作为依据对变压器数量，容量及相关运行参数等进行明确，避免以上各项指标同实际要求存在较大偏差的情况，进而减少变压器铜耗；后者又称为空载损耗，其同铁芯材料和制作流程有着较大的联系，为此在设计过程中需要对节能型变压器进行更多的应用。
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2、进行线路动态无功补偿
无功补偿可以分为集中补偿和分散补偿，两者依据的是负荷的集中情况进行区分，负荷集中采用集中补偿，负荷分散采用分散补偿。其中分散补偿的安装较为简单，只需要在用电设备上安装专用的电容器即可，可以有效的降低线路损失，同时提高低压线路的功率因数，但是不能降低变压器的铜损耗；集中补偿则需要将装置安装到低压配电房，能降低变压器的铜损耗。由于污水处理过程中负荷较为集中，因此需要在负荷中心修建低压配电房，并采取集中补偿。目前比较成功的节能技术措施是采取1台变压器供应多个机组的合并原则，合理且高效率地进行单机配电变压器匹配，并根据动态无功补偿装置方式进行确定。另外，还需要结合污水处理厂供配电系统运行的经济效益，科学控制电能投切方式，并且针对每台空压机节电效益进行精确计算，最大程度细化电费成本支出情况。同时，应当注重创新改善节能设计与提高供配电系统运行的经济效益，利于污水处理工程实现可持续发展，以促进我国社会经济又快又好地增长发展。
3、降低输电线路损失
现阶段，许多污水处理厂供配电系统都面临一个同样的问题，即输电线路损失过大。降低输电线路损失可以着手以下几个方面：
首先，在布设低压开关柜与配电箱输出线过程中，以直线为主，同时考虑供电半径，这样有助于缩减电力输送距离，减少电能与输电过程中的损失。
其次，综合分析负荷的具体状况并进行科学分类。普通负荷设备的供电适宜采用一条线路供电，例如电热水器或照明等。根据消防要求和季节特征，合理优化污水处理厂供电结构，采用单独的线路实施负荷量大的设备设施的供电，增强导线长度和截面积与整个系统的匹配度，减少电能流失，良好控制电量消耗，确保用电可靠性。
最后，由于污水处理厂输电距离较长，对载流量的稳定也更为严格，所以供配电系统设计中，在一定程度上增大导线截面积，能够节省电能，可以为污水处理厂带来长期的经济效益。
4、照明系统的节能设计
（1）采用高效光源
高效光源的应用势在必行，能够有效地降低照明系统的使用功耗，光源的实际功耗与普通光源的实际工作实际上并无差异，但其主要的能耗降低原因是由于其仅需要布置少量光源，即可发挥出更好的照明效果。同样的100照明距离，传
统的白炽灯，需选择20枚以上的光源进行照明，而高效光源仅需5枚，即可有效地提升照明效果，根据照明光源使用数量的减少，其实际的电气功耗便能够充分的降低，这便能够有效地提高污水处理厂电气设备的实际节能性。
（2）采用高效节能灯
电气工作者应采用合理恰当的措施，使三相负荷达到平衡，选用合适容量的变压器和地点实施无功补偿，使用电设备的功率因数得以实现。在降低线路和产品的电能浪费时，选用优质材料和缩短路程，照明系统中应用功率较小的节能灯，
室外照明应充分使用自然光，可以采用金属卤化物或高压钠灯等。现代污水处理厂对电气设计要求很高，要提高节能型电子镇流器和电感器的应用比例，更多地使用传感器，对不同区域进行合理划分，采用集中控制和分散控制相结合的方式，将信息技术加以运用，以此来实现智能化控制，进一步降低能耗。
结语
综上，污水处理厂在对污水进行处理的过程中，电气能耗相对较高，这极不利于污水处理厂经济效益的提升。鉴于此，应当采取合理可行的措施，对污水处理厂的电气系统进行节能，以此来降低电气能耗，由此能够促进污水处理厂的持续发展。
参考文献：
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[2]杨晶晶.有关污水处理厂电气节能措施探讨[J].山东工业技术，2016(3)
[3]陈严勇.分析污水处理厂的电气节能设计[J].资源节约与环保，2014(10)
论文作者:姚永辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/30
标签：污水处理论文; 节能论文; 电气论文; 变压器论文; 负荷论文; 光源论文; 线路论文; 《防护工程》2018年第17期论文;