黃衛(wèi)忠

（廣州市凈水有限公司荔灣管網(wǎng)分公司，廣東 廣州 510163）

污水處理廠的能耗按介質(zhì)可以分為燃料、電能和藥劑等，其中電能消耗在總能耗占比中達到60%～90%。電能消耗在以下幾個部分：鼓風(fēng)機房、污水提升、再生處理、生活照明、污水超越和其它設(shè)備等。其中鼓風(fēng)機房、污水提升、再生處理和生活照明占到了電耗的大部分，污水處理廠電氣節(jié)能的措施可以從這些部位來開展。

1 選用節(jié)能設(shè)備

（1）水泵選擇。水泵是污水處理廠不可缺少的設(shè)備之一，其作用主要有提升、內(nèi)回流和外回流等。常見的水泵有離心泵、軸流泵、排污泵、螺旋泵和螺桿泵等。水泵的選擇要根據(jù)實際需要。一般離心泵的效率為50%左右，能輸入懸浮廢水，常用于小型污水處理廠；軸流泵具有揚程低、流量大等特點，常用于大型污水處理廠；排污泵具有很強的耐腐蝕性，對于泥漿水、雜質(zhì)污水處理效果好；螺旋泵消耗電能少、效率高，對污泥回流提升效果好；螺桿泵傳輸流量小、揚程高，適應(yīng)高濃度、高粘度的污泥處理。

根據(jù)實際情況選擇合適的水泵是電氣節(jié)能的第一步，而合理使用水泵可以進一步減少污水處理廠的電能消耗。通常，污水處理廠的流量要小于水泵設(shè)計的最大流量，通過調(diào)節(jié)水泵的運轉(zhuǎn)速度可以降低軸功率輸出達到節(jié)能的目的。水泵轉(zhuǎn)速的三次方與軸功率成正比，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速有很小變化時，軸功率變化都明顯，于是通過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來減少電能消耗是很有意義的。另外一般的水泵功率因子在0.6～0.7之間，無功功率會使設(shè)備發(fā)熱，損壞設(shè)備，同時降低了有功功率，使設(shè)備效率極其低下，這時可以裝置變頻器，通過變頻器的濾波電容作用減少無功損耗，提高設(shè)備效率。最后在水泵使用中可以裝置軟啟動開關(guān)，防止硬啟動對電網(wǎng)設(shè)備的損害，延長設(shè)備的使用壽命。

（2）鼓風(fēng)機選擇。污水處理中有一道程序就是鼓風(fēng)曝氣，這是一種人工強化處理，為了使污水排放達到相關(guān)要求。鼓風(fēng)曝氣工藝需要用到鼓風(fēng)機，選擇合適的鼓風(fēng)機除了能夠降低能耗，還能夠為以后的維護帶來便利，帶來投資效益。常用的鼓風(fēng)機有羅茨鼓風(fēng)機、單級離心鼓風(fēng)機和多級離心鼓風(fēng)機。羅茨鼓風(fēng)機一般用于小型污水處理廠；單級離心鼓風(fēng)機一般用于大型污水處理廠；多級離心鼓風(fēng)機一般適用于中型污水處理廠。鼓風(fēng)機使用方面可以通過變頻技術(shù)來調(diào)節(jié)閥門進出風(fēng)風(fēng)量，擋板消耗了大量的電能，從而降低了電動機功率，降低了能耗，一般通過應(yīng)用變頻技術(shù)可以節(jié)約20%～30%的電能。

（3）曝氣頭選擇。曝氣頭的選擇對曝氣設(shè)備的充氧影響重大。常見的曝氣頭按材質(zhì)可以分為陶瓷曝氣頭、橡膠曝氣頭和聚乙烯曝氣頭。按曝氣頭的形狀又可以分為盤式、管式和板式的。曝氣頭在使用過程中會出現(xiàn)膜片損壞，曝氣管涌；部分曝氣頭堵塞，曝氣不均勻；長時間使用增大了曝氣阻力損失；維修難，維護成本高等現(xiàn)象。一般而言，盤式曝氣器常用較多，但易出現(xiàn)堵塞結(jié)垢現(xiàn)象，管式聚乙烯曝氣頭曝氣均勻、充分，穩(wěn)定性好，適用范圍廣，具有較高的推廣價值。

（4）變壓器選擇。污水處理廠中變壓器的損耗不容忽視，選購合適的變壓器對節(jié)約能源和投資都很有意義。不同類型的變壓器其材質(zhì)、效率和價格都不一致。而一些低能耗的變壓器的比普通變壓器多出的價格在2～5年就可以收回來，因此選擇低能耗、高效節(jié)能的變壓器很有必要。

（5）電動機選擇。電動機在日常生活中很普遍，能耗也大，有研究表明我國三相異步電動機用電量占全國總用電量的60%以上。選擇合適的電動機，提高電動機的效率對能源節(jié)約有重要意義。國家也出臺了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》就對電壓小于690V，功率小于315kW的異步電動機進行了規(guī)定。在選用此類電動機時，其節(jié)電率要大于15%。污水處理廠電動機一定要達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，不達標(biāo)準(zhǔn)的要禁止使用。

2 配電系統(tǒng)節(jié)能措施

（1）線纜的損耗控制。在污水處理廠中有很多條線纜為處理設(shè)備供電，當(dāng)電流流過時由于電阻的存在會產(chǎn)生損耗。線纜的電能損耗占整個設(shè)備損耗的3%～5%。我們知道線纜電能損耗公式為：

其中：△P為線纜電能損耗，kW；I為線纜電流（A）；R為線纜電阻，Ω；ρ為電阻率；L為線纜長度；S是線纜截面積。

由公式（1）可以看出，線纜電路損耗和電流、電阻成正比，可以通過降低電流和電阻來減少能耗。我們知道污水處理設(shè)備的功率是一定的，要減小電流，就得提高電壓，于是對于污水處理廠的大功率設(shè)備建議提高電壓來減少能耗。還可以通過降低線纜電阻來降低能耗，由公式（2）可知，降低電阻R可以通過減小線纜電阻率和線纜長度，提高線纜截面積來實現(xiàn)。具體來看就是選擇電阻率低的銅質(zhì)線纜材料，減少線纜長度需要對污水處理設(shè)備進行合理布局，使線纜盡量少走彎路，多走直線等，線纜截面積提高會增加相應(yīng)投資，于是選擇合適大小截面積線纜即可。

（2）變壓器損耗控制。在污水處理廠的實際運行過程中，變壓器臺數(shù)可能不止一臺，經(jīng)常會出現(xiàn)變壓器負(fù)載太高或太低的情況，同時電能在早中晚的不同情形下價錢也不一樣。于是應(yīng)根據(jù)實際情況，合理調(diào)節(jié)變壓器臺數(shù)使其在最佳負(fù)載運行，如白天和晚上電價不一致，可以在白天和晚上安排不同的任務(wù)量?？紤]到一般變壓器的負(fù)載率在0.5～0.6，因此在實際過程中可以根據(jù)污水廠的工作變化，控制變壓器負(fù)載率在0.5～0.7之間。對于變壓器的容量選擇不應(yīng)該片面追求大小選擇，因為小容量的變壓器是可以降低空載損耗，但是實際情況中大容量的變壓器總的損耗卻更低，于是在選購變壓器時應(yīng)考慮其負(fù)載損耗、空載損耗和經(jīng)濟運行負(fù)載等。

（3）功率因數(shù)提高。配電系統(tǒng)中除了降低線纜的能耗可以降低無用功，還可以通過集中和分散的方式來提高有功功率。如在選擇設(shè)備時盡量選用功率因數(shù)高的設(shè)備，對于低壓設(shè)備應(yīng)采取集中補償方式，而污水處理廠中的一些功率因數(shù)很低的設(shè)備可以進行分散式的就地進行補償，分散式補償方法簡便可靠，能增大整體的功率因數(shù)，避免嚴(yán)重的電壓波動等現(xiàn)象，這樣可以降低無功功耗，節(jié)省能耗，還能很好的保護儀器設(shè)備。提高無功功率除了能節(jié)約電能損耗還能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟價值。

3 照明系統(tǒng)節(jié)能措施

（1）選擇節(jié)能光源。污水處理廠分為工作區(qū)和辦公區(qū)，同時污水處理很多時候在晚上進行，于是污水處理廠選擇合適的節(jié)能光源對電氣節(jié)能很有必要。如在車間、廠房區(qū)，在選擇光源時除了考慮節(jié)能需要，還要有一定亮度，一般可裝置一些金屬鹵化燈、大功率細(xì)管熒光燈和高壓鈉燈等節(jié)能光源；對于辦公區(qū)域、值班室和配電室等對亮度需求不是很大時，可以選擇小功率或細(xì)管徑的熒光燈或金屬鹵化燈等來節(jié)約電源。

（2）選擇合適電源配件。鎮(zhèn)流器是電燈的一個重要配件，而普通的電感鎮(zhèn)流器對線路損耗大，還極易發(fā)生故障或損耗，維護成本高。因而，應(yīng)選擇低能耗的電感鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器等。這樣可以降低能耗，節(jié)約資源，同時減少維護成本。

（3）合理設(shè)置燈控。節(jié)約用電的意識已深入人心，但是實際情況中因為人的原因總是會發(fā)生浪費電能的現(xiàn)象，于是在污水處理廠不同區(qū)域設(shè)置不一樣的燈控開關(guān)是很有必要的。如車間、廠房等工作區(qū)應(yīng)設(shè)置總的手動開關(guān)燈控，并由專人負(fù)責(zé)，保證生產(chǎn)需要，節(jié)約電能。而在辦公區(qū)域、值班室等應(yīng)設(shè)置一燈一控，在方便辦公人員工作的同時節(jié)約能源。對于走道、樓梯間和衛(wèi)生室等一般可設(shè)置聲控開關(guān)，方便人們的同時也無需專人負(fù)責(zé)，節(jié)約人力。而廠區(qū)的道路照明燈一般可設(shè)置自動關(guān)閉，如晚上打卡，白天關(guān)閉，只需在夏天、冬天等因為白天夜晚時長不一而進行設(shè)置，在大大節(jié)約電能的同時也節(jié)約了人力。

4 結(jié)語

綜上所述，可以看出污水處理廠的電氣節(jié)能措施有很多，可以從節(jié)能設(shè)備的選擇入手，還可以通過對配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等進行一些節(jié)能處理，同時對廠區(qū)內(nèi)的照明系統(tǒng)改造也可以大大節(jié)約電氣能源。污水處理廠電氣節(jié)能措施除了上述提到的方法外還有很多，最重要的是在污水處理廠建設(shè)前，要根據(jù)實際情況做好頂層設(shè)計，協(xié)調(diào)好各處理部位的關(guān)系，只有這樣污水處理廠才能產(chǎn)生經(jīng)濟效應(yīng)，持續(xù)穩(wěn)定運行。