海口白沙門污水處理廠（二期）節(jié)能降耗措施

蔡文寧

【摘 要】在污水處理過程中，電費(fèi)占污水處理成本約一半以上，針對污水處理工藝設(shè)備、變配電系統(tǒng)采取節(jié)能降耗措施，是降低污水處理成本的有效途徑。本文分析了污水處理廠變配電系統(tǒng)變壓器容量的合理選擇、潛水泵揚(yáng)程的合理選擇，從變配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行、管理，潛水泵的揚(yáng)程優(yōu)化、變頻改造等方面，提出節(jié)能降耗措施，降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，運(yùn)行成本的最低化。

【關(guān)鍵詞】污水處理 節(jié)能降耗 最大需量 變頻改造

1 污水廠概況

海口市白沙門污水處理廠（二期）設(shè)計(jì)處理水量20萬立方/d，變化系數(shù)K=1.3，采用AAO工藝，處理后的尾水達(dá)到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級B標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)深海排放。

在污水廠的運(yùn)營過程中，電耗一般占到直接運(yùn)營成本的50%，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，節(jié)約用電，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，保證達(dá)標(biāo)排放，是日常運(yùn)營管理工作的重要內(nèi)容，本文從以下幾方面措施，實(shí)現(xiàn)降耗。

2 變配電系統(tǒng)節(jié)能降耗措施

2.1 最大需量節(jié)能降耗

污水廠配電采用雙電源10KV單母線分段結(jié)線方式，根據(jù)集中、就近的原則，全廠設(shè)0.4/0.23kV低壓配電中心三個，如表一所示。

電房名稱 變壓器臺數(shù)、容量 供電工藝段

1# 2*630KVA 進(jìn)水泵房、預(yù)處理段、辦公樓等

2# 2*1250KVA

10KV高壓柜 鼓風(fēng)機(jī)及生化處理段

3# 2*1000KVA 配水井、排海泵房、紫外消毒、污泥脫水處理段

總裝變壓器容量 5760KVA

表一 變壓器安裝容量情況

由于白沙門污水處理廠（二期）跟一期（其他水務(wù)公司運(yùn)營）共用一條市政污水管網(wǎng)，生產(chǎn)上存在競爭關(guān)系，一般二期的產(chǎn)能未達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，還有由于來水污染物濃度未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，因此設(shè)計(jì)的用電變壓器存在很大的富余量，按照2013年的生產(chǎn)情況，只需總裝變壓器容量的一半左右即2880KVA即可滿足生產(chǎn)要求。如果按照5760KVA投入變壓器，單臺變壓器的負(fù)荷率很低，且每月將產(chǎn)生可觀的基本容量費(fèi)和變壓器空載及負(fù)載損耗電費(fèi)。因此采取變更基本容量費(fèi)收取方式降低電費(fèi)，具體如下：

根據(jù)生產(chǎn)用電負(fù)荷情況，向供電局提出變更供用電合同，簽訂補(bǔ)充協(xié)議，將基本電費(fèi)按照報(bào)裝容量收取變更為按最大需量收取，根據(jù)南方電網(wǎng)的供用電合同，最大需量最低可以是報(bào)裝容量的45%，每月實(shí)際最大需量在協(xié)議確定的容量±10%內(nèi)均按38元/（KVA·月）收取，實(shí)際最大需量超過確定容量的±10%，額外收取容量費(fèi)。污水廠將基本電費(fèi)變更為最大需量按總裝容量的45%收取后的費(fèi)用情況比較如表二所示。

可見，變更為最大需量后，每年節(jié)省基本電費(fèi)241368元。

變更發(fā)生的費(fèi)用：由于變更基本容量計(jì)費(fèi)方式，無需改變計(jì)量裝置，且現(xiàn)裝的多功能計(jì)量表均有最大需量功能，無需更換，只是協(xié)調(diào)供電局，變更供用電合同，因此發(fā)生的費(fèi)用是0元。

按照最大需量收取基本電費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)可靠性高，如果是減容，不投用的變壓器將被供電局封存，如正在運(yùn)行的變壓器突發(fā)故障，備用變壓器投入要向供電局重新申請，嚴(yán)重影響到生產(chǎn)，而按最大需量，不投入的變壓器處于熱備狀態(tài)，隨時都可以投入，不會因?yàn)槠渌儔浩鞴收嫌绊懮a(chǎn)，備用和使用變壓器定時切換，無需辦理手續(xù)，均衡使用，可靠性大大提高。（2）最大需量有±10%的浮動空間（即在2592-3168KVA之間），能夠適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷變化，而無需增加額外的費(fèi)用，如生產(chǎn)負(fù)荷再增大，最大需量協(xié)議約定的最大需量可以變更，非常靈活。（3）如將變壓器減容，將增加新購變壓器的投資，且不能適應(yīng)生產(chǎn)負(fù)荷的需要。

2.2 合理投退變壓器，減少空載損耗，提高功率因數(shù)。

白沙門廠三個電房各投一臺變壓器，變壓器的負(fù)荷率在82%左右，另三臺變壓器處理備用狀態(tài)，每月節(jié)省空載損耗電度：4.5KW*24*30=3240度（4.5kw是三臺變壓器空載損耗之和），每年節(jié)省電費(fèi)：3240*12*0.6362=24735元。

污水廠的3個電房均設(shè)有低壓補(bǔ)償電容柜，電容的投退根據(jù)自動補(bǔ)償控制器自控控制，合理設(shè)置投退值，定期對補(bǔ)償回路的電容電容接觸器、補(bǔ)償控制器檢查，提高整個配電系統(tǒng)的平均功率因數(shù)，每月的平均功率因數(shù)均高于0.9，每月均得到供電局力調(diào)電費(fèi)獎勵3000多元，全年可節(jié)省約3.6萬元。

3 進(jìn)水泵葉輪改造

白沙門廠進(jìn)水泵房設(shè)計(jì)安裝有4臺大泵（1#、2#、5#、6#，160KW），小泵2臺（3#、4#，75KW），揚(yáng)程均為14米。在近3年多的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)水泵振動，造成軸承機(jī)封損壞，電機(jī)轉(zhuǎn)子掃膛等故障，維修成本極高，且嚴(yán)重影響到生產(chǎn)的正常進(jìn)行。經(jīng)對水泵損壞的情況進(jìn)行了深入的分析，對實(shí)際泵坑水位和水頭損失進(jìn)行計(jì)算，認(rèn)為水泵選用的揚(yáng)程過高，實(shí)際運(yùn)行嚴(yán)重偏離曲線的高效點(diǎn)，造成能耗增大，水泵振動，維修成本增大。經(jīng)對水泵運(yùn)行工況曲線分析和廠家的技術(shù)支持，得出更改葉輪或變頻改造將水泵的揚(yáng)程降低是改變水泵運(yùn)行工況的良好措施。經(jīng)更換小揚(yáng)程葉輪（高效點(diǎn)在11米左右），改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)如表三所示。

表三 更換葉輪前后運(yùn)行參數(shù)

（注：以上數(shù)據(jù)是泵坑液位5米時開機(jī)實(shí)測得出。）

可見，更換葉輪后，流量基本保持不變，而電機(jī)運(yùn)行電流降低明顯：

大泵：245-215=30A，小泵：127-115=12A

根據(jù)政府的監(jiān)管要求，5米水位時需開啟2臺大泵，一臺小泵，電流減少量30*2+12=72A，每小時節(jié)約電耗40度，費(fèi)用25元（單位電價0.6362元/度），每年節(jié)省電費(fèi)：25*24*300=18萬元（一年按300天運(yùn)行計(jì)算），通過改造，水泵運(yùn)行在曲線高效區(qū)內(nèi)，減少振動，同時減少可觀的維修費(fèi)用，將加快回收周期。

4 5#、6#泵變頻改造

白沙門廠的5#、6#泵運(yùn)行振動較厲害（可能與管道布置、泵座等有關(guān)），加上水泵葉輪嚴(yán)重偏離高效區(qū)，一直以來都不能正常使用。我們通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用變頻器，降低水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速，在40HZ左右時水泵能夠平穩(wěn)運(yùn)行，考慮到泵坑液位波動很大，高低液位差有5米左右，用變頻調(diào)節(jié)，能夠適應(yīng)水位波動，滿足水泵運(yùn)行工況要求。因此，對5#、6#泵進(jìn)行了變頻改造，改造前后的運(yùn)行情況如表四所示。

5 結(jié)語

通過污水處理廠實(shí)際運(yùn)行及以上的計(jì)算分析，認(rèn)為根據(jù)實(shí)際的來水水質(zhì)及水量，合理優(yōu)化變壓器的運(yùn)行，選用恰當(dāng)?shù)乃脫P(yáng)程，幾種方式聯(lián)合使用，節(jié)能降耗相當(dāng)可觀。總之，污水廠運(yùn)行的節(jié)能降耗，只有從設(shè)計(jì)，設(shè)備的選型以及日常的運(yùn)行管理中，不斷挖掘節(jié)能潛力，降低運(yùn)行的能耗，降低設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本，才能為減排做貢獻(xiàn)。