污水处理厂供配电设计计算与节能控制优化方法

摘要：当今世界工业化迅猛发展的同时也造成了环境的严重污染，治理工业污染成为世界上广泛关注的问题，其中污水的排放和治理关系到人们的生产和生活安全。而治理水污染最有效的办法就是建立污水处理厂。文章从污水处理厂的设备工作特性和用电要求出发，简单介绍污水处理系统的用电设备，提出供配电系统的设计原则，进而结合实际 CWSBR的现实案例，阐述污水处理厂供配电专业流程的设计与节能控制优化方法。这其中就包括鼓风机负荷计算及优化方法，生化池负荷计算及优化方法，提水泵优化控制方法，PLC节能控制等。将影响污水处理的各种因素融入案例的介绍与解读的过程中，剖析在实际的操作过程中需要注意的问题。

关键词：供配电设计原则；计算方法；CWSBR优化控制

Abstract : in today's world industrialized swift and violent development also caused serious pollution of the environment, governance of industrial pollution has become the world wide concern, the sewage discharge and treatment related to people's production and life safety. And control of water pollution is the most effective way is to build a sewage treatment plant. The article from the sewage treatment plant equipment performance and power requirements, simple introduction of sewage treatment system of the power equipment, supply and distribution system design, and combining with the actual CWSBR real case, the sewage treatment plant power supply and distribution of professional process design and energy saving optimization control method. This includes blower load calculation and optimization method, biochemical pool load calculation and optimization method, the lift pump optimization control method, PLC energy saving control. The effect of wastewater treatment of various factors into the case presentation and interpretation of the process, analyzes the practical problems in the process.

Key words: power supply design principle; calculation method; optimal CWSBR control

[中图分类号] X703.3 [文献标识码]A[文章编号]

引言

工业化进程不断加快，伴随着重工业飞速发展而来的是环境污染问题的日趋严重，同时如何在环境治理的过程中节约资源能源也是需要关注的重要问题之一。目前广泛存在于世界各国的污水处理厂在缓解水污染问题上功不可没，但也普遍在技术方面存在一些不足之处，如参数设置不妥当、设备的功用达不到最优利用率造成能源尤其是电力资源的浪费。诸如此类的状况亟待改善。

供配电设计原则

首先，要考虑电力供应的可靠程度，不拘泥于一路电源供电；其次配电室的合理配置应当充分考虑功率和电压这些因素，构建电力负荷的最优组合，从而节约设备成本；再次，结合设备的特性，选择最适合的设备启动模式，形成与其他设备相呼应之势；最后，合理排除恶劣自然天气现象对设备造成的损坏，切实做好避雷措施。根据原则，下面开始详细介绍具体计算和优化方法。

鼓风机的计算和优化方法

污水处理厂的污水处理设备必须持续供电，或者仅仅允许非常短的时间内的断电。比如说水泵的使用依赖于长时间的持续进水来维持其动力，因此每一项设计都要考虑用电负荷问题，以既不多也不少的电量设计为最优，多则造成电力资源浪费，少则可能导致设备瘫痪。以CWSBR为例：假设一个生化池最大容水量为20000t/d，则6个生化池总量达120000t/d，鼓风机的功率为160千瓦，一个鼓风机对一个生化池，再假设每个生化池每次运行五小时，进水加搅拌时为最大负荷，生化池电力负荷与变压器电力负荷可做不同的考虑。根据运行周期，如果多台鼓风机在一时间段内同时运行，就会造成电流的不正常波动，不利于电力系统的安全，是造成事故的潜在隐患。引入CWSBR水处理工艺后，6台鼓风机的负荷则可优化至4台的水平。优化比率可达30%-40%。

CWSBR工艺的主要特点

3.1节约成本

水帆的构造比较灵活，能够提高容积利用率，没有二次沉淀和污泥回流处理系统，因此，所需管道和阀门等设备材料的数量大大降低，基建投资减少约15%，每吨废水的投资费用都比传统工艺降低约28%。

3.2应用于现有污水处理厂的改建

可在原有的污水处理工艺流程上改建而成，原有的污水处理设备也不会被抛弃，利用率高达90%。

3.3水质的处理效果好

因为CWSBR工艺可灵活选择生化反应过程，所以可提供多样的生态环境。根据水质与水量等具体情况自动选择净化进程、阶段、时间等，可有效去除氮磷，因此效率高，出水质量好。另外，由于水位恒定，CWSBR的滗水器恒水位操作，不像传统技术会因为水位的变动而造成不同程度的跑泥现象，相对来说，固液的相互分离技术先进。

3.4运行费用低

运行过程水位不变，水力做功得到最大效用的利用，因此提升泵能耗减少约70%，运行费用降低约9%。

3.5建设周期短

不论是新建还是改建CWSBR工艺，因其结构不复杂，容积不大，八周左右即可竣工。

3.6自动化程度高

工艺工作过程实现全自动，不需要工作人员在旁看守，采取定期对设备进行维护的工作方法即可。

3.7程序专业，模块明显

模块化构造更加清晰，调控过程中专注于相关模块的变动即可，操作简便。

4.提升泵变频运行与液位计联锁优化控制方法

为了有效减少水泵对能源的过度消耗，建议污水处理厂最好能够加强水泵与液位计的变频联锁控制，一是保障水量的持久的有效的足量的供给。二是避免提水泵在工作过程中频繁启动。再者，这种相互关联的控制能够有效弥补CWSBR生化池的弊端，即其进水周期呈现的不稳定性，进而优化整个生化池的环境，使得污水的净化程度显著提高。同时，结合全自动节能控制技术实时监控污水的总的进水量与水泵的负荷是否一致以及出水的质量，并进行分析，对于实际操作过程中出现的白天的进水量明显多于夜间进水量的情况将会有很大的帮助，使其得到控制和改善。

液位控制仪PLC控制系统变频器提升泵

图1：原理图

表1：变频水泵参数表

5.结语

电能的有效利用与节能减排、治理污染息息相关，污水处理厂可将文章中论述的技术有效的运用于实际的工作中，在保障水质的情况下降低能耗相应国家的发展政策和方向，造福人民。

参考文献：

[1]刘礼祥.城市污水处理厂全流程节能降耗优化运行策略[J].中国给水排水,2009.

[2]郭立君.泵与风机.[M].中国电力出版社,2010.

[3]何仰赞.电力系统分析.[M].华中理工大学出版社,2008.