芻議污水處理廠電氣設計若干問題

孫東年

（大連理工大學環境工程設計研究院有限公司，遼寧 大連 116000）

一、城鎮污水處理廠的電氣設計情況綜述

與其他國家污水處理的工藝步驟和方法相似，我國大多數城鎮污水處理工廠收集雨水和工業生產的污水，利用城市地下排水管網將收集到的污水匯總、輸送到污水處理工廠的水泵房、調節池凈化處理。經過污水氧化處理工藝和沉淀、二次沉淀、消毒等處理工藝，保證污水凈化并達到國家清水排出標準。

污水處理工廠的電氣設計系統中包括：照明設備、電機、電纜、低壓配電、高壓配電等內容。通常而言，污水處理工廠的電氣系統設計一方面要為污水處理保證供電，另一方面要節約能耗、節約成本。

二、城鎮污水處理廠的電氣設計策略與要點

在城鎮污水處理工廠中，電氣系統設計要符合節能、降耗的原則理念，電氣設計師應優化電纜敷設、電機控制、供配電系統設計方案，達到降低運營成本、減少能源浪費損失的效果。

（一）供配電設計策略與要點分析

以節約電能、保證電氣系統安全、可靠、穩定運行為目標，電氣工程設計師應結合污水處理工廠的實際情況和污水處理需求，合理選擇污泥回流泵、好氧池水下攪拌機、厭氧攪拌機、缺氧攪拌機等污水處理設備和設施，科學設定三級或者二級負荷數值，優化消防電氣系統設計。具體應做到：

一是，以保證電氣系統運行安全與穩定為首要目標，采用10kV兩回路電源供電的設計方法，其中一個供電電源負責日常供電，另外一個電源的作為緊急應對的儲備電源——當日常供電電源故障或者被切斷，則啟動儲備電源，用于維持污水處理設備正常運行。

二是，變壓器選擇與設計策略。據數據調查顯示，國內建筑工程電氣系統運行中，變壓器設備的能耗數值最高，約占電氣系統管網能耗的百分之七十以上；如果合理選擇和配置變壓器設備，則能有效達到能源節約的目標。因此，在污水處理廠的電氣系統供配電設計環節中，設計師應選擇低能耗、運行高效的節能環保類型變壓器設備。實踐中，污水處理工廠的電氣系統中應配置兩個干式變壓器設備，以電氣系統的額定電壓數值為參照，電氣線路電壓負載率應設定為額定電壓數值的百分之七十五。污水處理工廠的電氣系統低壓配電設計方案中，通常采用單母線分段的設計思路，為兩個干式變壓器設備分別設置控制開關，當其中一個變壓器故障、無法運行時，由另外一個干式變壓器保證日常生產供電。

三是，污水提升泵等消耗用電功率較大的設備，主要集中于提升泵房、鼓風機房等處，所以遵循負荷中心靠近的基本原則，可以將變配電房設置在與提升泵房、鼓風機房相近的位置，以最大限度地降低額外損耗；在粗格柵、細格柵、提升泵房、沉沙池、消毒排放池、綜合樓等建筑物中相應配置配電間，這樣就可以沿電纜將電能輸送至各配電間，再由配電間進行細節分配，實現電氣系統的高效、節能目標。

（二）電機控制設計

污水處理廠應用的電氣設備很多，而這些電氣設備的啟動控制要求大多不同。對加藥計量泵，攪拌機等沒有調速要求且功率小電機可采用全壓直接啟動，啟動電流為額定電流4-7倍；對提升泵等功率大設備考慮啟動電流對電網電壓波動率，同時對其他設備影響，沒有調速要求，采用軟啟動器啟動。對鼓風機等功率大且需調速變頻控制要求，采用變頻器控制，變頻啟動過程中，頻率由底到高，電流一般維持在電機的額定電流以下或接近額定電流。鼓風機加入變頻器開環或閉環控制，根據水處理量負荷不同，季節不同，可以實現變頻控制，降低能耗，節約能20%以上。

（三）電纜敷設

一是，電纜溝敷設。一般地，電纜溝敷設主要包括室內以及室外兩種。室內電纜溝主要設置了混凝土蓋板或花紋鋼蓋板，無論是安裝還是檢修都較為方便。室外電纜溝則主要需要考慮防盜、防水等因素，其大多與暗渠結構類似，在電纜溝上設有覆土以及蓋板，由于室外電纜溝不方便開啟，所以其需要提前考慮安裝以及檢修的操作空間問題。

二是，電纜線槽敷設。在進行電纜線槽敷設時一般需要注意電纜線槽材質以及室外敷設位置選擇兩個問題。一方面，由于污水處理廠車間內積聚的氣體大多具有腐蝕性，其能夠嚴重腐蝕冷軋鋼板材質的電纜線槽。而且電纜線槽如果設在室外，由于沒有遮擋，冷軋鋼板材質的電纜線槽也會腐蝕得很快。另一方面，污水處理廠具備的反應池大多具有體積較大，設備較多的特點，所以在敷設電纜線槽時需要盡量避免露天敷設，通過選擇在池上的風管溝道或者池壁四周的走道板下，能夠最大限度的降低其腐蝕速率。

三是，電力排管敷設。在污水處理廠的實際運行過程中，需要根據實際的工藝運行狀況適當增加用電設備或者工藝設施，所以為了避免出現開挖重復現象，在進行電力排管敷設的時候應當預留出足夠的備用孔數，以防備未知情況發生。

三、結論

總而言之，在城鎮污水處理工廠的電氣系統設計工作中，設計師應結合污水處理工廠的實際情況和污水處理需求，科學應用所學知識，完成電氣系統方案設計，達到節約電能，降低運營成本，保障生產活動的效果。