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能效管理平台在汙水處理廠電氣節能中的應用

更新時間： 2022-11-25　　點擊次數： 585次

摘要：汙水處理屬於(yu) 高能耗行業(ye) ，會(hui) 消耗大量的電能、燃料和藥劑等，高能耗不僅(jin) 會(hui) 提升汙水處理成本，還會(hui) 加劇能源危機。所以，本文首先探究了汙水處理廠耗能的原因，分析了汙水處理與(yu) 節能降耗的關(guan) 係，然後結合我國汙水處理現狀，討論汙水處理與(yu) 節能的相關(guan) 問題，並提出相應的解決(jue) 辦法，以期降低汙水處理的能源消耗，盡可能消除製約經濟發展的不利因素。

關(guan) 鍵詞：汙水處理；節能降耗；高耗能

0 前言

汙水處理會(hui) 消耗大量能源，急需開展節能降耗。汙水處理廠的能耗分為(wei) 兩(liang) 種，一是直接能耗，二是間接能耗。能量消耗是汙水處理過程中的正常情況，是機器運轉的必然結果。消耗能量的方麵有很多，直接消耗和間接消耗也不一樣。直接耗能通常有機械曝氣或風鼓曝氣、汙水提升泵、回流汙泥泵、汙泥脫水、攪拌推流等。間接耗能主要包括外加碳源、石灰、活性炭、絮凝劑等物料所消耗的能量。從(cong) 整體(ti) 上來看，我國汙水處理中能耗較多的是汙水的提水能耗、汙水生物處理能耗和汙泥處理能耗，三者占了大部分的能耗。其中一半以上是汙水生物處理的能耗，其次是汙泥處理的能耗，最後是汙水的提水能耗。所以，節能降耗是非常必要的。就目前而言，為(wei) 了使汙水處理更有效，人們(men) 從(cong) 水耗、物耗、能耗三個(ge) 方麵來實施節能降耗。

1　城市汙水處理廠節能降耗的途徑

汙水處理需要消耗大量能源，尤其是汙水提升、汙水和汙泥處理。同時，很多汙水處理設備會(hui) 消耗大量能源，包括用於(yu) 抽取的提升泵、風力供應的鼓風機以及回流泵。在處理汙水時，人們(men) 需要輔助使用一些化學藥品，用來除磷和汙水消毒，以保障水資源的重複使用。綜上來看，節能減耗主要應當致力於(yu) 優(you) 化設備和改良藥劑兩(liang) 方麵。

1.1　汙水提升

提升泵是汙水提升的主要設備，提升泵的質量關(guan) 係到汙水提升的效果，提升泵相關(guan) 技術有很大的發展空間，因此在節能減耗方麵也有提升潛力。通過實地調查和查閱文獻，筆者發現，汙水處理大部分能耗都來源於(yu) 提升泵，如果精細計算提升泵的其他能耗，能源消耗將會(hui) 大幅增加。目前，提升泵節能減耗的關(guan) 鍵在於(yu) 控製好出水高度，首先要控製連接管道長度，加強其結構的穩定性、緊密性，將能耗降到較低。其次，還要注意提高提升泵的運行效率，從(cong) 設施上加以改進，實現節能減耗。

1.2　汙水預處理

汙水預處理是指汙水進入正式處理前對汙水進行簡單處理。汙水預處理的主要設備有格柵和沉砂池。兩(liang) 者作用不同，隔柵類似於(yu) 柵欄，可以對汙水中體(ti) 積較大的物體(ti) 進行隔離，以防止堵塞汙水處理設備，導致其難以正常工作。隔柵在節能減耗環節中可操作性、可提升性都不算太高，但是它的意義(yi) 重大，隔柵是否能正常工作對後續節能減耗環節能否完成具有較大影響。沉砂池的作用是過濾汙水中的泥沙和其他較為(wei) 細小的顆粒物，它保障了後續設備汙水處理的效果不同情況下所需要的沉砂池類型也不同，比較常見的有平流式、曝氣式。人們(men) 需要根據具體(ti) 情況來選擇，有效過濾汙水中的泥沙，使得後續環節有條不紊地進行。平流式沉砂池設備耗能較低，節能降耗效果明顯。

1.3　汙水處理

汙水處理是汙水處理廠的主要工藝環節，主要分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 部分，即好氧處理和厭氧處理。好氧汙水處理需要利用曝氣係統，曝氣係統可以適當優(you) 化以實現節能減耗。首先，設備選取和流程設計更加準確，選擇材料更加細致，減少材料損失。其次，微氣泡空氣控製器材可以對汙水處理產(chan) 生的氣泡進行壓縮和消蝕，使氣泡體(ti) 積變小，從(cong) 而增大氣體(ti) 、液體(ti) 可接觸麵積，增強反應效果。再次，可以輔助使用曝氣係統，將其放置於(yu) 側(ce) 麵，通過其產(chan) 生的氣體(ti) 來形成漩渦，這也可以加強氣體(ti) 與(yu) 液體(ti) 的接觸。對於(yu) 汙水處理的調節設備，需要采用自動調節，發揮自動調節的準確性和及時性，減少能源浪費。除此之外，合理運用潛水攪拌器也十分必要。

最後，需要控製好變頻調速風機，使汙水處理更加有效。汙水處理節能減耗需要從(cong) 大方向把關(guan) ，嚴(yan) 格落實到各個(ge) 環節，需要全麵把關(guan) ，避免顧此失彼。就國內(nei) 而言，汙水處理相關(guan) 節能降耗技術還不夠成熟，因此具有較好的開發前景，人們(men) 要統籌安排，統籌謀劃。

1.4　汙泥處理

汙泥處理消耗能量較多，同時也意味著節能減耗空間很大。汙泥處理工藝較為(wei) 複雜，通常有汙泥濃縮、穩定和脫水等。汙泥濃縮是指將汙泥進行壓縮整合，從(cong) 而實現體(ti) 積減小、密度增大，實施方法也有很多種，如重力壓縮、氣浮壓縮、離心方式壓縮。實踐研究發現，重力濃縮的能源消耗比較少，但是耗時較多，濃縮過程會(hui) 產(chan) 生磷，因此隨著時代的發展，這種工藝逐步被淘汰。離心濃縮成本較高，目前難以大規模推廣。當前，氣浮濃縮使用範圍較廣，其操作簡單、節能減耗效果較好，運行效率較高。汙泥穩定和脫水是指將濃縮後的汙泥加以沉澱，然後通過相關(guan) 設備實現脫水，將濃縮液變為(wei) 幹燥的材料。其間主要采用厭氧處理，使用厭氧菌對水分進行吸收，實現厭氧消化。厭氧處理需要消耗能源來保持溫度，同時利用電能來維持攪拌運輸。就國內(nei) 而言，相關(guan) 技術還不夠成熟，因此具有較好的開發前景。汙泥處理技術的創新與(yu) 改革決(jue) 定著節能減耗的效果，也影響著汙水處理廠的發展。

2　汙水處理現狀與(yu) 問題

2.1　設備設計使用不合理

提升泵是汙水處理的核心設備，直接影響汙水提升效果，汙水處理大部分能耗都與(yu) 提升泵有關(guan) ，提升泵節能減耗的關(guan) 鍵是控製好出水高度。目前，我國部分汙水處理廠提升泵出水高度不合理，造成較大的能源浪費，影響後續流程的節能減耗。隔柵能夠隔離汙水中體(ti) 積較大的物體(ti) ，防止汙水處理設備堵塞而難以正常工作。沉砂池可以過濾汙水中的泥沙，還可以過濾其他較為(wei) 細小的顆粒物，以便進行後續汙水處理。但是，調查發現，部分汙水處理廠隔柵空隙較大同時沉砂池沉積嚴(yan) 重，導致汙水中的大小顆粒物難以清除，最終影響後續的汙水處理。

2.2　缺乏專(zhuan) 業(ye) 操作人員和監管人員

汙水處理事關(guan) 人民群眾(zhong) 的生產(chan) 生活，但是部分汙水處理廠缺乏專(zhuan) 業(ye) 人員，導致設備操作不合理。同時，不夠專(zhuan) 業(ye) 的操作流程勢必會(hui) 造成能源消耗過度和資源浪費，甚至影響汙水處理質量，造成汙水外泄，影響人民群眾(zhong) 的生產(chan) 生活。另外，汙水處理需要兩(liang) 大監督，一是汙水處理廠質檢人員監督，二是相關(guan) 部門抽樣檢查。但是，由於(yu) 種種原因，我國檢查管理製度還不夠健全，導致部分汙水處理廠不能按質按量完成汙水處理。因此，當前急需建立行之有效的汙水處理監督管理審查機製。

3　節能降耗的有效措施

3.1　改造節能技術

汙水處理設備的改進決(jue) 定著是否能更好地完成節能減耗。具體(ti) 來說，首先可以從(cong) 提升泵改進開始，不合理的提升泵往往會(hui) 造成水泵揚程偏高，從(cong) 而導致水位大多處於(yu) 大流量、低揚程、低效區的狀態，使得提升泵所耗費的能量遠遠高於(yu) 實際所需能量，造成較大的能源浪費。因此，人們(men) 需要改進提升泵的變頻技術，使之更具操作性和可行性，能自如應對不同水位。其次是倒傘(san) 曝氣機，該設備主要由主機和葉輪兩(liang) 大部件組成，葉輪是倒傘(san) 曝氣機的主要部件之一，它決(jue) 定著整個(ge) 機器的運作。就目前來說，葉輪的創新改造主要是將倒傘(san) 曝氣機的螺旋式倒傘(san) 改造成翹片式，即用直齒輪代替原先的螺旋式錐齒輪。這樣才能適應不斷提高的標準，更好地處理汙水。因此，人們(men) 要加強科技創新，提升設備運行效率，實施節能減耗。

3.2　選擇關(guan) 鍵節能設備

一是泵的選擇。泵對於(yu) 汙水處理非常重要，其主要參數是流速和流量，它們(men) 既影響實際峰值，也影響後續水量變化，不同泵的基本參數不同。因此，要想推進節能降耗，首先要選擇規格合適、參數適宜、質量優(you) 良、產(chan) 品合格的泵，保障運行效率，利用較少的能源實現汙水處理的較大效益，減少能源浪費。二是控製係統的選擇。控製係統影響反饋效果，人們(men) 需要選擇合理的控製係統，調整控製數據信息。三是電機的選擇。汙水處理廠的電能消耗主要發生於(yu) 曝氣係統和提升泵。這些設備利用電機來工作，因此人們(men) 要合理選擇電機，同時要加強對電機的維護和檢修。關(guan) 鍵部分要嚴(yan) 格采用高質量的設備，以減少安全隱患，提高節能降耗效率。

3.3　加強節能降耗管理

汙水處理廠要重視內(nei) 部管理，實施科學化、製度化的管理。一是定期維修相關(guan) 設備，應配備專(zhuan) 門的維修檢查人員，定期巡檢，經常清洗管道，及時排查異常現象，同時做好記錄，盡快解決(jue) 。二是加強用電管理，汙水處理廠耗電量大，因此為(wei) 了電路安全，應盡量避開用電高峰期。汙水處理廠要完善運行體(ti) 係，及時排除隱患，保證汙水處理設施實現良好運行。

3.4　加強監督製度管理

汙水處理廠要完善激勵機製，提高員工的工作積極性，對違規員工進行處罰，保障企業(ye) 管理秩序。此外，還應該加強管理，保障汙水處理設備平穩運行。汙水處理廠應當配備專(zhuan) 門的監督管理人員和技術質檢人員，監督管理人員要嚴(yan) 格管控汙水處理設備和材料的采購，杜絕購買(mai) 劣質設備和材料，配合有關(guan) 部門例行檢查。技術質檢人員主要職責是對汙水處理流程進行指導和檢查，防止出現人工失誤，預防安全問題，同時對突發情況進行應急處理。另外，汙水處理廠要積極鼓勵員工參與(yu) 企業(ye) 管理，增強內(nei) 部凝聚力，提高員工積極性，實現獎懲分明，優(you) 化企業(ye) 管理秩序，保障企業(ye) 合理運行。

4　能效管理解決(jue) 方案--AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

华体会棋牌透视電氣具備從(cong) 終端感知、邊緣計算到能效管理平台的產(chan) 品生態體(ti) 係，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過在汙水廠源、網、荷、儲(chu) 、充的各個(ge) 關(guan) 鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用於(yu) 監測汙水廠能耗總量和能耗強度，重點監測主要用能設備能效，保護汙水廠運行安全可靠，提高汙水廠能效，為(wei) 汙水處理的能效管理提供科學、精細的解決(jue) 方案。

圖1 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台

4.1　保障供電可靠性

對汙水廠配電係統中35kV、10kV電壓等級配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV配置多功能計量儀表，用於監測各回路的電氣參數和用能情況，可實時監控高低壓供配電係統開關櫃、變壓器微機保護測控裝置、發電機控製櫃、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。

汙水廠存在大量的非線性負載，通過監測其配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，並配置對應的電能質量治理措施進一步提高供電可靠性。

圖2 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台主接線圖

4.2　電能質量監測與治理

監測汙水廠配電係統的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量，監測配置電能質量治理裝置保障穩定生產。

圖3 電能質量監測圖

顯示有源濾波和無功補償裝置運行情況，包括補償電流、負荷電流，電網電壓，IGBT上下橋臂溫度等。

圖4 補償濾波監測圖

4.3　建立能源計量體係

AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台通過搭建計量體係，采集汙水處理廠能源數據，顯示汙水處理廠的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助其分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區域幫助其了解各工藝環節能源消耗量，並且可細化到樓層、車間、產線、班組、工序，計算產品單耗、單位麵積能耗或萬元產值能耗，從而計算出能耗總量和單位能耗。

圖5 能源流向圖

4.4　數據集抄並實時計量

AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台提供自定義時間抄表功能，可以在任意時間，任意地點，完成對企業的三級計量體係數據閱覽，減少了人工投入。同時各類保護、儀表主動定時上傳數據，保證了能源時效性，為其節能降耗，提供了基礎數據支撐。

圖6 數據集抄報表

4.5　優化能源結構

AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平台支持接入分布式光伏電站以及風力發電站，為企業提供分布式電站運行監測和發電日/月/年/累計收益和減排分析，支持自發自用、餘電上網。在儲能環節，平台接入BMS和PCS數據，支持充放電配置策略，並對電池管理係統提供實時預警，根據其負荷特點，削峰填穀，充分使用新能源，降低汙水廠碳排放。