摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)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(qiáng)對(duì)城市生活、生產(chǎn)污水的處理日益受到了相關(guān)部門(mén)的重視。針對(duì)目前我國(guó)城市污水處理廠的實(shí)際情況，就其中電氣設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)意見(jiàn)，希望能對(duì)污水處理廠的電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一些有益幫助。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；電氣設(shè)計(jì)；優(yōu)化

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

在高速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)我國(guó)城市快速進(jìn)步的過(guò)程中，由于盲目地?cái)U(kuò)大城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求，不可避免地加大了對(duì)于人類(lèi)生存最重要的資源——水的污染問(wèn)題，由此也引起了相關(guān)部門(mén)對(duì)城市污水處理的重視。目前，我國(guó)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(shè)計(jì)中還存在諸多問(wèn)題，從城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的層面來(lái)看，還有很多有待改進(jìn)和優(yōu)化的地方。

1 污水處理廠的處理工藝及電氣設(shè)計(jì)

1.1 污水處理的基本工藝

目前，我國(guó)的污水處理廠采用的工藝與國(guó)際上通行的城市污水處理步驟基本相同，即通過(guò)地下管道對(duì)城市生活和工廠排放污水以及雨水等進(jìn)行收集，進(jìn)行了粗格柵攔截后，再在污水處理廠對(duì)收集到的污水進(jìn)行細(xì)格柵攔截；通過(guò)旋流沉砂池對(duì)污水進(jìn)行沉淀處理，再經(jīng)過(guò)厭氧池、缺氧池、好氧池的微曝氧化后進(jìn)行第二次沉淀；當(dāng)污水變清時(shí)，導(dǎo)入消毒池進(jìn)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(gòu)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(duì)污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)都滿(mǎn)足污水處理要求，應(yīng)對(duì)相關(guān)部件的電氣損耗進(jìn)行節(jié)能處理。常規(guī)的電氣設(shè)計(jì)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(jìn)補(bǔ)償、照明設(shè)備選型等方面。

2 污水處理廠電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

2.1 變壓器節(jié)能設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)是由鐵質(zhì)和銅質(zhì)部件結(jié)成，其損耗也體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是由鐵質(zhì)部件，比如鐵芯等帶來(lái)的鐵損耗，這是與變壓器的負(fù)荷無(wú)關(guān)的部分；二是變壓器負(fù)荷電流影響下，銅部件造成的負(fù)荷電流損耗。一般情況下，變壓器的銅損耗與負(fù)荷電流成正比。為了減少污水處理廠的能源損耗問(wèn)題，針對(duì)其電氣設(shè)計(jì)的優(yōu)化，往往都會(huì)選擇更換變壓器節(jié)能產(chǎn)品。在污水處理廠的相關(guān)電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，節(jié)能變壓器的使用可以帶來(lái)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(fù)載損耗比較低的變壓器。目前，我國(guó)污水處理廠為了方便維護(hù)，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(jià)高、空載損耗、負(fù)載損耗大、承受過(guò)載能力差等缺點(diǎn)，所以，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮選用油浸式變壓器。

近年來(lái)，油浸變壓器已逐漸升級(jí)至S14、S13、S11 等。國(guó)內(nèi)某廠商生產(chǎn)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(fù)載損耗下降15%，采用這種設(shè)備可以有效降低污水廠的投資成本，又可節(jié)約年運(yùn)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(shè)對(duì)于保證工廠的正常運(yùn)行起到了重要作用。然而，由于電阻的客觀存在，電纜的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，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(shè)計(jì)優(yōu)化工作中，減少電纜帶來(lái)的損耗也是重點(diǎn)工作之一。一般情況下，針對(duì)這一問(wèn)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(fù)荷中心。而在污水處理廠中，常見(jiàn)的大功率設(shè)備主要有鼓風(fēng)機(jī)、臭氧發(fā)生器，所以，在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮將配電房設(shè)置在鼓風(fēng)機(jī)房、臭氧發(fā)生車(chē)間附近或合建。此外，也可以通過(guò)選用電阻率更小的材質(zhì)作為電纜導(dǎo)體的原料，從而控制能源損耗。

2.3 電氣設(shè)備控制的設(shè)置

在我國(guó)對(duì)污水處理廠進(jìn)行電氣系統(tǒng)的設(shè)置方面，常用的方法有兩種：第一，在污水處理現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電氣控制設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，這種方法比較靈活，可以隨時(shí)調(diào)整，且可以對(duì)控制箱內(nèi)的各種元件進(jìn)行相應(yīng)的布置，方便工作人員的檢查和維修。但這個(gè)方法的缺點(diǎn)是會(huì)造成整個(gè)控制系統(tǒng)缺乏整體性，甚至?xí)霈F(xiàn)幾個(gè)控制室之間沒(méi)有完成關(guān)聯(lián)；第二，對(duì)所有的控制設(shè)備進(jìn)行集中設(shè)置，這樣有利于自控系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行，也有利于設(shè)備的相互聯(lián)接和管理，檢查和維修的難度也會(huì)大幅度降低，但這種方法會(huì)使設(shè)備過(guò)于集中，出現(xiàn)故障時(shí)，很有可能造成整個(gè)污水處理系統(tǒng)癱瘓。在進(jìn)行相關(guān)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，綜合以上兩種設(shè)置方法，較常規(guī)的選擇是集中設(shè)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(shì)更值得在污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)優(yōu)化中加以利用。

2.4 照明設(shè)備的設(shè)置

污水處理廠照明設(shè)備的設(shè)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(jì)合理的前提下，選擇合適的照明光源設(shè)備至關(guān)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(fēng)機(jī)、加氯間、泵房間）一般比較潮濕且房間空間較高，通常選用會(huì)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(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合理、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備，不僅能滿(mǎn)足要求，而且節(jié)約了投資。

2.5 設(shè)備接地的設(shè)置

由于污水處理廠本身處于污水環(huán)境中，為了保證相關(guān)電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一般都需對(duì)這些設(shè)備做一個(gè)電位連接，從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，應(yīng)對(duì)電位連接采取明設(shè)的方法。原因是明設(shè)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(jié)語(yǔ)

綜上所述，污水處理廠的電氣系統(tǒng)是維持工廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在城市建設(shè)快速發(fā)展的今天，改善污水處理廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)，強(qiáng)化其污水處理功能，對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)水平有著重要的意義。

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