淺談污水處理廠電氣優(yōu)化設計

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市基礎建設的步伐大幅度加快。為了保證城市生存環(huán)境，從水資源角度出發(fā)，加強對城市生活、生產污水的處理日益受到了相關部門的重視。針對目前我國城市污水處理廠的實際情況，就其中電氣設計中存在的問題進行了分析，并提出了相關的優(yōu)化設計意見，希望能對污水處理廠的電氣優(yōu)化設計提供一些有益幫助。

關鍵詞：污水處理廠；電氣設計；優(yōu)化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.086

在高速發(fā)展的社會經(jīng)濟帶動我國城市快速進步的過程中，由于盲目地擴大城市規(guī)模和經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求，不可避免地加大了對于人類生存最重要的資源——水的污染問題，由此也引起了相關部門對城市污水處理的重視。目前，我國的城市污水處理系統(tǒng)已得到了一定的提高，然而在污水處理廠的電氣設計中還存在諸多問題，從城市長遠發(fā)展的層面來看，還有很多有待改進和優(yōu)化的地方。

1 污水處理廠的處理工藝及電氣設計

1.1 污水處理的基本工藝

目前，我國的污水處理廠采用的工藝與國際上通行的城市污水處理步驟基本相同，即通過地下管道對城市生活和工廠排放污水以及雨水等進行收集，進行了粗格柵攔截后，再在污水處理廠對收集到的污水進行細格柵攔截；通過旋流沉砂池對污水進行沉淀處理，再經(jīng)過厭氧池、缺氧池、好氧池的微曝氧化后進行第二次沉淀；當污水變清時，導入消毒池進行最后的消毒程序，以上工序完成后利用排水管排出消毒后的污水。

1.2 污水處理廠電氣系統(tǒng)

污水處理廠的電氣系統(tǒng)主要由高、低電壓配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、自控控制系統(tǒng)等系統(tǒng)共同構成。這些組成部分也是污水處理廠電氣能源損耗的主要部件。一般情況下，針對污水處理廠的電氣設計都滿足污水處理要求，應對相關部件的電氣損耗進行節(jié)能處理。常規(guī)的電氣設計優(yōu)化主要體現(xiàn)在變配電房的建造地址、變壓器的配置、高低壓配電系統(tǒng)的改進補償、照明設備選型等方面。

2 污水處理廠電氣設計優(yōu)化分析

2.1 變壓器節(jié)能設計

在污水處理廠的電氣系統(tǒng)中，變壓器的能源損耗占據(jù)了很大一部分比例。由于其整體結構是由鐵質和銅質部件結成，其損耗也體現(xiàn)在兩個方面：一是由鐵質部件，比如鐵芯等帶來的鐵損耗，這是與變壓器的負荷無關的部分；二是變壓器負荷電流影響下，銅部件造成的負荷電流損耗。一般情況下，變壓器的銅損耗與負荷電流成正比。為了減少污水處理廠的能源損耗問題，針對其電氣設計的優(yōu)化，往往都會選擇更換變壓器節(jié)能產品。在污水處理廠的相關電氣設計優(yōu)化工作中，節(jié)能變壓器的使用可以帶來較好的系統(tǒng)優(yōu)化效果。所謂“節(jié)能變壓器”，是指在空載狀態(tài)下，負載損耗比較低的變壓器。目前，我國污水處理廠為了方便維護，大都選用干式變壓器，但干式變壓器相比油浸式變壓器具有造價高、空載損耗、負載損耗大、承受過載能力差等缺點，所以，在優(yōu)化設計時可以考慮選用油浸式變壓器。

近年來，油浸變壓器已逐漸升級至S14、S13、S11 等。國內某廠商生產的 S14-M·RL 立體卷鐵心油浸式變壓器與S9同容量變壓器相比，空載損耗下降 54%左右，負載損耗下降15%，采用這種設備可以有效降低污水廠的投資成本，又可節(jié)約年運行成本。

2.2 減少線路損耗

在污水處理廠中，大量的電纜鋪設對于保證工廠的正常運行起到了重要作用。然而，由于電阻的客觀存在，電纜的長度越長，電阻越大、電壓損失越大，致使電纜的使用占據(jù)了大量的能源消耗比例，因此，在污水處理廠的電氣設計優(yōu)化工作中，減少電纜帶來的損耗也是重點工作之一。一般情況下，針對這一問題的優(yōu)化方案主要是優(yōu)化高低壓配電房選址，使配電房盡量靠近負荷中心。而在污水處理廠中，常見的大功率設備主要有鼓風機、臭氧發(fā)生器，所以，在優(yōu)化設計時，可以考慮將配電房設置在鼓風機房、臭氧發(fā)生車間附近或合建。此外，也可以通過選用電阻率更小的材質作為電纜導體的原料，從而控制能源損耗。

2.3 電氣設備控制的設置

在我國對污水處理廠進行電氣系統(tǒng)的設置方面，常用的方法有兩種：第一，在污水處理現(xiàn)場對電氣控制設備進行現(xiàn)場設置，這種方法比較靈活，可以隨時調整，且可以對控制箱內的各種元件進行相應的布置，方便工作人員的檢查和維修。但這個方法的缺點是會造成整個控制系統(tǒng)缺乏整體性，甚至會出現(xiàn)幾個控制室之間沒有完成關聯(lián)；第二，對所有的控制設備進行集中設置，這樣有利于自控系統(tǒng)的構建和運行，也有利于設備的相互聯(lián)接和管理，檢查和維修的難度也會大幅度降低，但這種方法會使設備過于集中，出現(xiàn)故障時，很有可能造成整個污水處理系統(tǒng)癱瘓。在進行相關的電氣系統(tǒng)設計優(yōu)化時，綜合以上兩種設置方法，較常規(guī)的選擇是集中設置法。這種方法雖然也有一定的弊端，但是可以在很大程度上減少電纜的使用量，且方便集中管理，其優(yōu)勢更值得在污水處理廠的電氣設計優(yōu)化中加以利用。

2.4 照明設備的設置

污水處理廠照明設備的設置一般根據(jù)房間高度、功能、照度要求不同，在保證功能、節(jié)能、經(jīng)濟合理的前提下，選擇合適的照明光源設備至關重要。污水處理廠一般由附屬建筑用房及綜合辦公樓等組成。附屬建筑用房（比如：鼓風機、加氯間、泵房間）一般比較潮濕且房間空間較高，通常選用會選用彎桿壁燈或金屬氯化物燈；綜合辦公樓一般選用直管T5三基色熒光燈。因此，照明設計時應選擇合理、節(jié)能、經(jīng)濟的設備，不僅能滿足要求，而且節(jié)約了投資。

2.5 設備接地的設置

由于污水處理廠本身處于污水環(huán)境中，為了保證相關電氣設備的正常運轉，一般都需對這些設備做一個電位連接，從優(yōu)化設計的角度出發(fā)，應對電位連接采取明設的方法。原因是明設方式不僅能保證接地線路的安全性和可靠性，還可以有效降低維修的難度。

3 結語

綜上所述，污水處理廠的電氣系統(tǒng)是維持工廠正常運轉的基礎，在城市建設快速發(fā)展的今天，改善污水處理廠的電氣系統(tǒng)設計，強化其污水處理功能，對保障社會經(jīng)濟發(fā)展和生產水平有著重要的意義。

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作者簡介：謝向陽（1983-），男，重慶人，本科，中級，研究方向：建筑電氣及智能化。endprint