城市污水处理厂是解决水污染问题最有效和最重要的途径,具有显著的社会、经济和环境效益。然而,由于在建设过程中重点考虑了处理工艺的先进性和稳定性及工程投资等问题,而忽视了污水厂高能耗对后续运行成本的影响,造成许多污水处理厂建成后给当地财政造成较大压力,甚至有些污水厂由于运营成本过高而不能正常运行。本文通过对污水厂运行过程中能耗构成和能耗分布的分析,提出了污水处理厂工程设计阶段电气和自控系统的节能优化设计方法,并通过乌兰浩特东区污水厂项目进行了验证,取得明显节能效果。本文的主要结论如下:(1)污水处理厂按工艺单元划分为预处理段工艺单元、生化处理段工艺单元和污泥处理段工艺单元。其中,预处理段能耗约占全厂能耗的18%~25%,生物处理段能耗约占全厂能好的55%~70%,污泥处理段能耗约占全厂能耗的8%~10%。污水提升和曝气系统是全厂能耗最大的两个环节,约占全厂80%以上电耗。(2)污水处理厂电气系统节能优化设计主要应包括:合理确定设备工作制和选择需要系数优化负荷计算算法;选用节能变压器选型、合理确定容量选配、优化运行方式;按照负荷分布,优化变电站选址布局;通过动力设备选型、低压侧集中无功补偿和变压器接线方式提高功率因数与谐波抑制;选择低损耗电缆,优化配电路由;采用高效率电机、软启动和变频调速手段降低设备运行能耗;选用高效节能灯具、合理布光、合理选择照度、优化控制降低照明能耗。(3)污水处理厂自控系统节能优化设计主要应根据污水厂控制规模和控制要求选择控制系统。目前我国污水厂控制系统主要采用集散型控制系统(DCS)和现场总线型控制系统(FCS);预处理段自控系统节能优化设计包括格栅液位差控制、污水提升泵组轮询控制和变频调速控制,以及管理节能方法,如夜间来水量低时,水泵低速运行或停止运行,尽量利用水池蓄水能力,保持高液位运行,减少水头损失。生物处理段自控系统节能优化包括生化池工艺设备连续控制,优化生化池处理效率;消化液回流泵变频控制;鼓风机变频控制按需供气。污泥处理段自控系统节能优化设计包括,污泥池泥位控制和污泥脱水机自动控制。
