摘要：污水处理厂的主要作用是处理城市中的工业废水和生活污水，起到美化城市环境、节约水资源和水资源的循环利用等功效。但是多数污水处理厂在处理污水的过程中，出现电能损耗大，能源浪费严重等问题，长此以往，不但不能起到节能降耗、环境友好的目的，反而会造成资源的浪费。因此，文章针对污水处理厂提标改造及扩建工程的电气设计等方面进行详细分析，并对污水处理厂的节能降耗措施进行探讨，希望能给相关人士提供一定的参考。
关键词：污水处理厂；改造及扩建；电气设计；节能降耗
引言
随着我国环境保护工作的不断深入，污水处理也引起越来越多人的注意。污水处理厂进行提标改造与扩建是污水处理厂发展的一个必然趋势，目前国内污水处理厂电能损耗大、运营成本高，使得污水处理投资不能获取较好的经济效益，不利于水资源的循环利用，导致资源浪费。就目前趋势来看，污水处理厂一定要改变现有粗放的运营模式，在改扩建工程中向着更环保、更经济的方向发展。
1.电气系统改造扩建设计
为了满足高标准排放的需求，污水处理厂改造和扩建工作刻不容缓，但是污水处理厂改造升级可谓是牵一发而动全身。污水处理厂的改造和扩建并不简单，因为污水处理厂的构成包括许多部分，不仅包括污水处理序列的工艺部分，也包括相配套的电气系统。电气系统的改造和扩建也是一个大工程，在处理电气系统的改造和扩建时，要遵循两个原则，第一个是“能不动则不动”，尽量保持原电气系统的完整性。第二个原则是做好冗余，为后续工艺改扩建、设备增改留够余地。污水处理厂改造是属于城市污水处理工程，污水处理厂在处理污水的过程当中，最主要的一个环节就是生化处理，而这个环节也是用电设备比较集中，并且要求性比较高的一个环节，设计和改造电气系统时，最主要要将目光放在生化处理用电设备上。如果原厂的供电电源是满足改造后需求的，那么在改造时可以不改变供电电源。具体的新增设备以及解除设备需要根据污水处理厂的内部运营情况来决定。就拿某地区污水处理厂的情况为例，此污水处理厂在实行改造和扩建的过程中，决定将原有的回用水系统和加氯加药间设备更换，换为中间提升泵站以及紫外线消毒处理设备，就是希望能够增改设备的同时，为接下来项目扩建改造留出充足的余地。
2.供配电系统
污水处理厂在进行改造和升级的过程当中一般会在新的区域铺设新场，原有的污水处理厂与新场将会成为两个独立的个体。虽说是同一个本源，但是二者也可以独立运行，不仅能够分担原厂的污水处理压力，也可以增加污水处理厂处理污水的效率。既然污水处理厂在改造和扩建过程当中会出现两个独立的个体，那么电气系统也可以建设为两个独立的个体。所以在改造和升级污水处理厂的过程当中，也需要去改造和升级供配电系统。在升级和扩建的过程当中，势必会出现一些新的设备，所以在协调污水处理厂新设备以及供配电系统的过程当中，最好让旧的变电站继续来为原厂服务，为改造和升级后的新区域新建一个分变电站来负责该区域的新增设备。这样原厂和改造升级后的部分就会变成两个独立的个体，增强了一些独立性，这样不仅能够减少对原有供配电系统的改造，也有助于稳定电气设备的发展，如果不将新增电气设备独立建设的话，就只能改造原来的电气设备来为新的改造区域而服务，不仅使改造工程变得复杂起来，也会增加原有电气设备的负担。当为改造扩建部分新增一个分变电站时，不仅能够减少施工期间停电的时间，又可以保证整个污水处理厂的正常运行，还可以使原有的电气系统和新建的电气系统之间产生良好的衔接。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆新增的分变电站内最好能够放置两台变压器，因为这样能够保障即便是一台变压器出现问题，另一台变压器也可以继续工作，不会耽误污水处理厂的正常运行。运行方式宜采用单母分段的接线方式，这样在正常情况下，两台变压器可以同时运行，并且各自带一段母线，将母联开关打开，这样当一台变压器出现故障并且切除时，那么当闭合母联开关的时候，另一台变压器就可以承接两段母线，直接供电。以本文中某地区污水处理厂为例，在原有变电所内通过主变113开关柜和主变213开关柜新增两条10KV回路（变压器型号为：SCB10-800KVA），通过母联开关255来实现负荷的切换，提高用电系统的安全性与可靠性，从而保证提标改造系统用电需求。
3.污水处理厂电气设计优化分析
3.1电气设备的节能措施
污水处理厂的电气设备主要有两种，即变压器和电动机，因此，其节能措施需从以上两种设备着手，具体内容为：（1）合理选择节能型的变压器：变压器属于污水处理厂中电力的主要变电设备，污水处理厂选择变压器的过程中，首先需计算出变压器的容量，再选择最佳型号的变压器，并且需计算出不同变压器的节能及价格差的回收年限等数据，从而为污水处理厂选择损耗小、节能好的新型变压器；（2）选择高效的电动机：在电动机的选择上，污水处理厂需以高效为主。高效的电动机就是比通用标准的电动机更具效率的电动机类型，污水处理厂的电动机损耗分布会随着功率的大小、极数不同等变化，因此，对于保护环境、节约能源的污水处理厂而言，节能型的高效电动机显得尤为重要[1]。
3.2控制系统的节能措施
（1）优选变频调速节能设备：由于污水处理厂中使用的风机、水泵等机械设备的负载较多，需根据污水处理厂实际的需求量，进行设备功能的选择，通常情况下，设备运行负载会低于设计值，这就是说，在污水处理厂内的机械设备，大部分时间为非满载运行的状态，此种现象会导致污水处理中的能源利用率较低，出现能源浪费的现象，不利于污水处理厂高效、经济运行。（另外）由于电机长期处于高速运转状态，因此，机械的磨损较大，其维护费也极高，同时长期的磨损还会缩减其使用寿命。因此，可在污水处理厂内改用智能化、新型节电设备，并借助现有的计算机变频技术等先进科技，对运转的机械设备实施动态的跟踪，了解其负荷实况，进而根据污水处理厂的工作状态，实时调节水泵流量及风机风量，以此改善现有设备的不合理运行状态，达到节约电耗，实现节能效果；（2）合理选择控制系统：污水处理厂在选择控制系统方面，需从节能出发，并结合污水处理厂的内部状况，综合考虑污水处理厂的用电设备较多、工艺复杂等特点，采取有效的应对措施，开展污水处理厂控制系统的节能活动，如借助智能化的计算机控制系统，实现节约电能、降低电耗的目的，为实现污水处理厂的电气节能打下基础。
结论
在污水处理厂的提标改造及扩建工程当中，要充分考虑电气设计。除了要考虑到合理的利用资源，节省投资外，还应该在污水处理厂进行提标改造以及扩建的过程当中，一定要尽量地减少施工停电时间，应当最大限度的保留利用既有的电气系统，新建更新、更高标准的电气设施并做好冗余设计保留拓展空间。文章针对污水处理厂提标改造及扩建工程的电气设计，包括电气系统改造扩建设计、供配电系统以及电气设计优化三方面进行了详细的叙述，希望能给相关人士提供重要的参考价值。
参考文献：
[1]任亚清.污水处理厂改、扩建电气自动化设计[J].中国仪器仪表，2019，（6）：53-57.
[2]王江荣，苏新，陈前明，等.给水排水设计手册（第8册）[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.
论文作者:张肖
论文发表刊物:《电力设备》2019年第15期
论文发表时间:2019/11/26
标签：污水处理论文; 变压器论文; 设备论文; 系统论文; 电气论文; 电动机论文; 节能论文; 《电力设备》2019年第15期论文;