王艷明

摘 要：由于污水處理廠的電能消耗巨大，因此污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)對(duì)于電氣節(jié)能具有重要影響，應(yīng)從電氣設(shè)備、控制、電纜以及照明等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而有效地減少污水廠的電能損耗，降低污水廠的運(yùn)行成本。本文對(duì)污水處理廠的污水處理工藝、處理步驟及其電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述分析。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污水處理工藝；步驟；電氣設(shè)計(jì)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及工業(yè)化程度的提高，使得水資源污染日趨嚴(yán)重，為了促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，很多地區(qū)都建設(shè)了相應(yīng)的污水處理廠，而污水處理廠中的電氣非常重要，因此為了保障污水處理廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。以下就污水處理廠的污水處理及其電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

一、污水處理廠的污水處理工藝分析

污水處理廠的污水處理工藝主要包括：（1）設(shè)置污水回收裝置，其中涵蓋雨水收集管路，污水排放管路還有工業(yè)排泄污水管路等；（2）設(shè)置相應(yīng)的粗型格柵設(shè)施以攔截固體污物并且配套建造污水升壓輸送泵站，從而實(shí)施大粒狀機(jī)械性雜質(zhì)的清除工作；（3）設(shè)置相應(yīng)的細(xì)型格柵結(jié)構(gòu)及旋轉(zhuǎn)型沉降池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微細(xì)型固體顆粒的清除過程；（4）設(shè)置微曝型氧化深溝，以及貧氧槽、惡氧槽、喜氧槽等主體治理設(shè)施，完成針對(duì)廢水的氧化過程；（5）讓經(jīng)過處置之后的污水再經(jīng)歷循環(huán)沉淀槽實(shí)施固體顆粒的沉淀過程，對(duì)系統(tǒng)出水槽進(jìn)行凈化消毒，最終讓治理過的水體流向排水管路，最后放入城市水系。

二、污水處理廠的污水處理步驟

污水處理廠的污水處理步驟主要包括：一級(jí)處理的主要目的是去除水中呈懸浮狀的固體污染物。BOD表示水中需氧污染物的量，污水經(jīng)過以及處理后，其BOD可被去除30%左右，這還沒有達(dá)到可排放標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)處理是指消除污水中膠狀及溶解狀的有機(jī)污染物，其效率超過90%，使有機(jī)污染物符合排放質(zhì)保。三級(jí)處理是深入消除難降解的有機(jī)物、N與P，均可造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。整個(gè)步驟是：由粗格柵流出的還未處理的污水。在經(jīng)污水提升泵的首次處理后，經(jīng)格柵或是砂濾器后流入沉砂池；被進(jìn)行砂水分離之后，流入初次沉淀池；流入生物處理設(shè)備進(jìn)行氧化；流入二次沉淀池；進(jìn)入濾池，進(jìn)行三級(jí)處理；最后，消毒、排放。

三、污水處理廠電氣設(shè)計(jì)的分析

結(jié)合某污水處理廠對(duì)其電氣設(shè)計(jì)進(jìn)行分析

1、污水處理廠的電氣設(shè)備設(shè)計(jì)。污水處理廠設(shè)備選擇非常重要，應(yīng)選擇安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)新穎的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，達(dá)到當(dāng)代國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)上的合理性，體現(xiàn)現(xiàn)代化污水處理廠的特點(diǎn)，以保證污水處理廠安全生產(chǎn)。（1）高壓開關(guān)柜。高壓開關(guān)柜采用金屬鎧裝中置式開關(guān)設(shè)備，斷路器選用無電暈真空斷路器，可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，斷路器操作方便并且免維修，手車自動(dòng)對(duì)位裝置，使手車推進(jìn)極為方便，具有高性能的機(jī)械聯(lián)鎖和電氣聯(lián)鎖，安全可靠。操作電源DC220V，具有性能優(yōu)良、安全可靠、美觀大方、占地面積小等特點(diǎn)。開關(guān)柜柜體采用堅(jiān)固可靠的拼裝式結(jié)構(gòu)，主開關(guān)采用真空斷路器，額定開斷電流25～40KA，額定電壓12kV。（2）低壓開關(guān)柜。低壓開關(guān)柜采用結(jié)構(gòu)新穎的組合式抽屜式開關(guān)柜，產(chǎn)品技術(shù)性能符合IEC439等標(biāo)準(zhǔn)，柜體采用全模數(shù)組合，組裝靈活，組柜簡(jiǎn)單，功能分隔明確，具有廣泛地適應(yīng)性，獨(dú)特的組合結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品可靠性高，抽屜互換性好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，維護(hù)檢修方便，便于操作維護(hù)。母線連接形式比一般抽屜柜的載流量大，短路強(qiáng)度高。

2、電氣設(shè)備控制方式。配電裝置進(jìn)出線斷路器均采用就地控制，直流操作機(jī)構(gòu)，操作電源由裝在配電室內(nèi)的直流屏供給。高壓開關(guān)柜采用220V直流操作機(jī)構(gòu)，采用鉛酸免維護(hù)電池直流系統(tǒng)構(gòu)成的直流屏作為直流操作電源，提高了供電的可靠性、該操作電源運(yùn)行維護(hù)方便。廠內(nèi)各主要用電設(shè)備，采用三種控制方式，即就地手動(dòng)控制與PLC自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制。手動(dòng)控制按鈕設(shè)于機(jī)旁就地，完成設(shè)備的單體動(dòng)作，主要用于設(shè)備的檢修與調(diào)試，也可作為生產(chǎn)過程中臨時(shí)、應(yīng)急操作手段。正常情況下，由PLC自控系統(tǒng)根據(jù)工藝流程要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。當(dāng)選擇開關(guān)處于遠(yuǎn)程位置時(shí)，借助遠(yuǎn)程PLC對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制。污水處理廠電氣設(shè)備比較多，啟動(dòng)控制要求也不盡相同。廠內(nèi)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)根據(jù)運(yùn)行工況不同分別采用直接啟動(dòng)、軟啟動(dòng)以及變頻調(diào)速工作方式。水下攪拌器等設(shè)備功率為15kW以下，可以直接啟動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)操作，并對(duì)其電流、電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有過負(fù)荷保護(hù)、短路保護(hù)、接地故障保護(hù)，其運(yùn)行信號(hào)及故障信號(hào)需引至PLC控制器。污泥回流泵等設(shè)備功率為15kW以上，為了減小其啟動(dòng)電流對(duì)配電母線電壓降的影響，減少電機(jī)端電壓降對(duì)其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的影響，采用軟啟動(dòng)方式。其電氣控制狀態(tài)由中間繼電器的一對(duì)常開觸點(diǎn)引至PLC控制器。泵體隨機(jī)設(shè)有漏水監(jiān)控裝置NS，當(dāng)泵體進(jìn)水時(shí)，輸出故障信號(hào)，常閉觸點(diǎn)打開，電機(jī)停機(jī)。漏水監(jiān)控裝置運(yùn)行信號(hào)及故障信號(hào)需引至PLC控制器。鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備根據(jù)工藝要求需要采用變頻器來啟動(dòng)及控制轉(zhuǎn)速。其主回路及控制原污泥回流泵現(xiàn)場(chǎng)控制箱帶轉(zhuǎn)換開關(guān)。在操作現(xiàn)場(chǎng)可以選擇手動(dòng)控制及自動(dòng)控制，同時(shí)根據(jù)運(yùn)行工況，從PLC控制器輸出轉(zhuǎn)速設(shè)定模擬量4～20mA電流信號(hào)至變頻器，從而控制泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到工藝要求的輸出量，亦達(dá)到節(jié)能的效果。其控制狀態(tài)信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)及故障信號(hào)需引至PLC控制器。

3、電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)。電纜敷設(shè)同樣也是污水處理廠電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。一般通過電纜橋架和電纜溝進(jìn)行敷設(shè)，局部采用直埋的方式。按照電纜使用環(huán)境確定敷設(shè)方法：一般使用環(huán)境下的構(gòu)筑物的電線、電纜采用電纜溝、電纜托盤敷設(shè)，或穿管明敷、暗敷。污水廠具有一定的腐蝕性，為了提高防腐能力，電纜保護(hù)管采用防腐型可撓金屬管進(jìn)行布線。電纜采用YJV-1KV電力電纜，此種類型的電纜具有較高的載流量。室外電纜可選用鎧裝電力電纜，采用直埋方式敷設(shè)，或采用非鎧裝電纜在電纜溝中敷設(shè)。直埋敷設(shè)電纜過路或與工藝管道交叉時(shí)穿鋼管保護(hù)。大型變頻器的電力電纜采用屏蔽電纜。室內(nèi)照明導(dǎo)線選用 BV-500V 型導(dǎo)線，穿保護(hù)管暗敷設(shè)。室外照明采用YJV-1KV電纜穿尼龍管敷設(shè)，穿過道路穿鋼管保護(hù)。為防止電氣火災(zāi)蔓延，在必要部位設(shè)耐火隔墻和防火門；電纜穿線孔洞用耐火材料封堵等措施。盡可能減少導(dǎo)線長(zhǎng)度，在設(shè)計(jì)中線路應(yīng)盡量走直線少走彎路，另外在低壓配電中盡可能不走或少走回頭路。變電所應(yīng)盡可能地靠近負(fù)荷中心，以減少供電半徑；增大導(dǎo)線截面積，對(duì)于較長(zhǎng)的線路，在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下，選定截面合理的電纜。節(jié)約能耗減少年運(yùn)行費(fèi)用，從而達(dá)到節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的目的。

4、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。照明配電系統(tǒng)采用380/220V放射式的方式。設(shè)備間照度不低于150lx，配電室照度不低于200lx。配電室、值班室均選用熒光燈，衛(wèi)生間選用防水防塵節(jié)能燈，廠房?jī)?nèi)采用金屬鹵化物燈具， 在配電室、值班室、廠房?jī)?nèi)設(shè)置安全應(yīng)急照明及疏散照明，燈具采用單燈自帶蓄電池方式。蓄電池供電時(shí)間不小于30分鐘。照明燈具采用符合國(guó)家能效標(biāo)準(zhǔn)的電子鎮(zhèn)流器，照明采用高效節(jié)能型光源及燈具。有效地減少污水廠的電能損耗。

結(jié)束語

污水處理廠中電氣設(shè)備所消耗掉的電力能源非常大，因此完善構(gòu)建電力傳送體系，強(qiáng)化電機(jī)動(dòng)力管控，科學(xué)地實(shí)施電纜排布等對(duì)于大幅度減低污水處理的電力能源消耗，增強(qiáng)污水處理經(jīng)濟(jì)收益等方面具有重要意義。

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