摘要：污水处理主要是指为了使工业或人们日常生活所生产的污水，为达到某一水体或者再次使用的水质要求，对其进行净化的过程。伴随着城市的快速发展，人们日常生活和工作产生的污水越来越多，污水厂的污水净化工作量明显增加，与此同时净化系统能源消耗就成为污水处理厂成本控制的关键问题。因此，电气节能技术对于污水处理的影响较大，本文对电气节能技术，主要是变频节能技术，以及新能源在污水厂的应用进行了简要探讨，希望可以提供参考价值。
关键词：污水处理厂；电气节能技术；电力新能源
1污水处理厂能耗分析和节能技术的意义
针对我国目前污水处理厂能源消耗现状，借鉴西方发达国家的成熟经验，开展污水处理系统的节能降耗技术，引入变频控制系统并且对大功率污水处理设备进行能效测试及建立系统完善的能源节约技术规范，尤其对改善曝气池鼓风机等大功率匹配状况和系统调节方式，提高污水处理系统自动调节性能和系统效率十分必要，项目研究后，形成的成果具有重要的推广和应用价值。通过变频器调节，污水处理设备启动时所需电流幅度有效降低，避免了启动电动机过程中对电网造成的冲击。降低能耗的同时还能确保设备运行的平稳性，延长设备使用寿命。利用变频调节形成的封闭系统，提高自动化控制水平，降低人工操作，运行可靠无需人员留守，有效节约人力成本及资源。
2我国污水处理厂能耗现状
调查得知，我国能源消耗一直居高不下，同时能耗方面也严重影响了污水处理厂的运行成本。以江苏省南通市污水处理厂为例，该污水处理厂主要对市区部分工业及居民、餐饮、市政等单位的水物资进行处理，总覆盖面积约63.7km2。设计污水处理能力约为12～16万m3/日，达到国家一级A排放标准。从污水处理设备工艺方面进行分析，污水处理设备总装机容量可以达到1585kW，工作容量为1180kW，计算负荷为876.31kW，其中曝气池以及离心式鼓风机的运行功率最大，对整个厂区的运行成本影响较大。鼓风机和进水泵都是污水处理厂的核心设备，如果在没有采用变频器技术优化的情况下，全天候运行的耗电量，占全部处理设备功率的72%。在曝气池鼓风机中引入变频器自动调节系统，可以有效利用曝气池中溶解氧量作为控制信号，实现对鼓风机的自动调节控制。具体原理为在曝气池中装设氧气浓度传感器，对池中氧气溶解量进行实时监控，然后传感器将采集到的信号传递给变频器，变频器根据氧气的不同浓度来控制鼓风机的实际进风量。正常状态下，鼓风机的风门完全开放，进风量则由变频器进行控制。
3污水处理厂电气节能技术途径
3.1鼓风机的优化措施
在优化过程中，给每台鼓风机配备ACS800变频调节器，配合PLC智能控制器形成闭合时封闭系统。例如处理厂具有四个反应池，每两个反应池为一个功能单元，每个单元配有一台鼓风机。鼓风机在反应池的运行过程中，可以根据池中的溶解氧量调整鼓风机的转速和工作时间。在PLC自动控制器的作用下，鼓风机可根据溶解氧值进行PID调节，确保以最少的电能满足溶解氧需求。
3.2进水泵系统的优化
在进水泵坑内共设置三台进水泵，为节省投资，三台水泵用一台变频器进行调节，一台用变频器带动运转，一台停止或者工频运转，另一台作为备用。采用超声波水位传感器对集水池水位进行检测，传感器传出的电流信号作为变频器的控制信号，经过运算处理后控制水泵运行的频率和开关，确保水泵组抽水量随着水位变化而自动调节，从而有效降低能源消耗。
3.3优化污水处理工艺
伴随着城市污水年产量的不断增多，污水处理厂对于先进设备以及先进技术的需求量越来越大，通过对传统设备和技术的优化升级也是降低污水处理厂能耗的有效方式。例如：在污水处理厂建设初期，解决好厂区雨污排水系统，从源头上降低栅渣量，确保污水量过大时有足够的分流分压途径，对于进入到污水处理系统的漂浮物要及时的清理，最大限度地延长潜水泵的使用寿命；要充分利用电网的峰谷平计价规则，合理调整工艺及大功率设备运行时间；还可以对现有的设备进行升级改造，提升污水入槽时的准确度，采用现场监控设备对污水处理的全过程进行实时监控，从而提升污水处理厂的工作质量。以以上处理为例，通过电气节能技术的改造，在投入运行后，年处理污水可以达到5332.82万吨，共计耗电量为715.46万kW/h，平均每吨污水处理用电量为0.165kW/h，同比没有采用变频调速技术的污水处理厂每吨水用电量为0.22kW/h，可以节约25%的能源消耗量，以此计算，年耗电量可以节约89.43kW/h，如果按照每千瓦时0.8元的电价计算，预计每年可以节约71.55万元电费，由此可见，节能降耗效果显著。
4风光互补发电系统在污水处理厂中的设计
4.1风光互补系统的构成
根据风能和太阳能系统的独立运作研究原则和控制策略。设计出一套切实可行的管理制度。图1是一个典型的风能和太阳能发电系统方框图。国内外基本上都采用这种模式。目前的工作对象基于此框架下，通过控制器。使系统具有良好的可扩展性的模块化设计。这种模块化的设计，也完全符合风力和太阳能控制系统的实施，为用户提供满足不同控制器的特殊需求以实现最低的成本。
图1：风光互补智能系统方框图
4.2风光互补发电在污水处理厂的技术路线
以乡镇污水处理厂为例，针对乡镇污水处理厂设备特点，研究主要集中在供电负荷为60kW以下的电气和机械设备从经济实用出发，提出切实可行的小型风力和光伏发电系统的组合，并设置了高效和可靠的电气控制设备。在一些偏远地点，如果无法接人电网，则要求加装蓄电池，以提高系统的稳定性和可持续性。
5结语
污水处理厂是城市建设的重要组成部分，为人们的日常生活和工作提供必要的水源，但与此同时城市快速发展给污水处理厂也带来了沉重的能源负担。为了缓解能源危机对污水处理厂带来的影响，应该要对相关的电气节能技术，以及在新能源的利用方面进行深入研究，这样不仅有助于节约现有能源，也有助于未来的持续发展。
参考文献
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作者简介
陈世安（1976.12.24）；性别：男；籍贯：重庆市荣昌县；民族：汉；学历：大学本科；职称：中级工程师；职位：设备主管；研究方向：电气、自控、水处理、环境保护；单位名称：四川发展国润环境投资有限公司。
论文作者:陈世安
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/2
标签：污水处理论文; 鼓风机论文; 系统论文; 电气论文; 变频器论文; 设备论文; 污水论文; 《电力设备》2018年第7期论文;