孫小燕

（惠州市供水有限公司，廣東 惠州 516001）

0 引言

根據(jù)機(jī)械工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，水泵驅(qū)動著中國20%左右的電能，但由于其運(yùn)行效率低，導(dǎo)致的能源浪費(fèi)嚴(yán)重、成本過高等問題非常明顯，與國外相比，其效率低2%左右。—般來說，水泵的節(jié)能空間較大，具有20%～40%的正常節(jié)電潛力。當(dāng)前，水泵嚴(yán)重的能耗問題，已引起了水泵行業(yè)持續(xù)的關(guān)注，因此，在供水系統(tǒng)中，應(yīng)當(dāng)將節(jié)能降耗作為重中之重，以此才能夠促進(jìn)供水新技術(shù)與供水新設(shè)備的快速發(fā)展。

當(dāng)前，對于節(jié)能途徑主要可從以下幾個方面考慮：利用電動機(jī)以及輸變電設(shè)備實(shí)現(xiàn)節(jié)能、水泵機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化節(jié)能以及管理優(yōu)化節(jié)能。第一種節(jié)能方法和第三種節(jié)能方法實(shí)際操作相對容易，但節(jié)能作用無法在短時間內(nèi)充分發(fā)揮。第二種節(jié)能方法由于水泵機(jī)組中設(shè)備組成復(fù)雜、運(yùn)行復(fù)雜，使得這一節(jié)能方法實(shí)施難度較大，但若能夠?qū)崿F(xiàn)對水泵機(jī)組的節(jié)能，則能夠在短時間內(nèi)得到理想的節(jié)能效果，進(jìn)而促進(jìn)整個供水系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

選擇以惠州某水廠項(xiàng)目作為依托，該水廠以東江水作為水源，供水和遠(yuǎn)期規(guī)模分別為40 萬m3/d、60 萬m3/d，現(xiàn)在每日平均的供水量為25 萬m3/d。水廠內(nèi)交通便利，剛開始的地貌多為剝蝕殘丘，但經(jīng)修整現(xiàn)在場地已平整，每個鉆孔的孔口標(biāo)準(zhǔn)高度17.98～18.70 m，最大高差0.72 m。結(jié)合工程施工現(xiàn)場的勘查結(jié)果得出，各鉆孔均有揭露，揭露厚度3.80～7.40 m，平均6 m；層頂標(biāo)高1.80～4.60 m，平均3.74 m，層頂埋深13.90～16.30 m；平均14.54根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度。圖1為該水廠衛(wèi)星圖像，圖2為供水工程工藝流程。

圖1 水廠衛(wèi)星圖像圖

圖2 供水工程工藝流程圖

該水廠一、二期總供水能力40萬m3/d。一、二期的工程根據(jù)工藝流程由南向北在廠區(qū)的中部進(jìn)行布置，水廠西側(cè)為預(yù)留三期發(fā)展用地（20萬m3/d）；西北側(cè)為預(yù)留污水處理用地；水廠東側(cè)為優(yōu)質(zhì)水處理用地。凈化構(gòu)筑物中，格柵間及配水井、二級泵房的土建結(jié)構(gòu)均為一次建成。另外凈水廠的生產(chǎn)廢水一般占水廠總量的4%～5%，該水廠近期規(guī)模為40萬m3/d，如果按總量的5%計算，一天要排放20 000 m3的廢水量，造成水資源及經(jīng)濟(jì)上很大的浪費(fèi)。針對這一問題，為實(shí)現(xiàn)對該水廠的節(jié)能設(shè)計，針對其供水系統(tǒng)中的水泵節(jié)能機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造，來達(dá)到節(jié)能的目的。

2 供水系統(tǒng)水泵機(jī)組節(jié)能改造施工

2.1 供水系統(tǒng)水泵機(jī)組構(gòu)筑物施工

供水系統(tǒng)水泵機(jī)組主要處理構(gòu)筑物主要包括沉淀池、濾池等。排水池接納濾池的反沖洗水及濾池清洗水，排水池上清液均勻提升回流至絮凝池，減少沖擊負(fù)荷，底泥提升至排泥池，由于濃度較低，反沖廢水也可全部回流。水廠一、二期共有濾池20格，反沖洗周期約為36 h，反沖間隔1.80 h；遠(yuǎn)期再建10格濾池，共30 格，反沖間隔1.20 h；濾池清洗1 周四次，每次5 格，沖洗流量約為600 m3/h，持續(xù)2.50 h。排水池入流為間斷性、大流量入流，經(jīng)調(diào)節(jié)后，上清液均勻回流至絮凝池，回流流量為一次反沖水量除以反沖間隔，以保證在下一次反沖廢水到來之前排空排水池。表1為一次反沖洗水量計算表。

表1 一次反沖洗水量計算表

按照表1中的內(nèi)容完成對一次反沖洗水量的測定，并將其作為依據(jù)，開展對排水池的施工。排水池設(shè)2 格，單格有效容積按可以接納一格濾池的反沖洗水設(shè)計，確定為550 m3；上清液排水泵設(shè)置4 臺，單泵流量150 m3/h，2 用2 備，2 臺工作時可排除上清液，4臺全部工作時，可滿足濾池清洗排水。

沉淀、絮凝池以及配水井的排泥水和排水池底泥均由排泥池進(jìn)行接收處理，其中以沉淀池排泥水為主，排泥水在排泥池均質(zhì)均量后被均勻抽升排入濃縮池?，F(xiàn)況一、二期沉淀池各4臺排泥車，共8臺，排泥周期均為24 h，排泥時間為一期每天下午排泥，二期每天上午排泥，排泥時，一期、二期均為四臺排泥車同時排泥。遠(yuǎn)期12 臺排泥車，每天3 次排泥，排泥間隔8 h。重力濃縮池接受排泥池污泥水，進(jìn)泥流量為125 m3/h，總固體為15 t/d。濃縮池排泥與脫水設(shè)備的工作時機(jī)、持續(xù)時間、出流和入流流量并不一致。此外，濃縮池排泥一次排泥周期內(nèi)的濃度也會有一定的變化，因此在濃縮池排泥與脫水設(shè)備設(shè)置平衡池，可起到平衡流量和穩(wěn)定脫水設(shè)備的進(jìn)泥濃度的作用，以此按照上述方式完成對供水系統(tǒng)水泵機(jī)組主要處理構(gòu)筑物的施工，確保各個構(gòu)筑物的節(jié)能作用得到充分發(fā)揮。

2.2 各專業(yè)節(jié)能措施實(shí)施

隨著居民節(jié)能降耗意識和觀念的增強(qiáng)，以及人生活和生產(chǎn)等方面需求的提升，尤其是節(jié)能減排政策的出臺，供水企業(yè)更加重視對各個相關(guān)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，希望通過各種方法和途徑來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。為確保供水系統(tǒng)水泵機(jī)組達(dá)到節(jié)能降耗的效果，需要在對各個相關(guān)環(huán)節(jié)實(shí)施相應(yīng)的節(jié)能改造措施。首先，針對工藝專業(yè)的節(jié)能措施實(shí)施包括：加藥全部采用投藥自動化，可以根據(jù)水量、水質(zhì)的變化情況，對加藥量進(jìn)行精確測量；針對部分水泵機(jī)組采用調(diào)速裝置對其進(jìn)行控制，從而根據(jù)實(shí)際供水系統(tǒng)運(yùn)行需要，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行。其次，針對電氣專業(yè)的節(jié)能措施包括：變壓器和電壓等級的合理選擇。盡量讓新建變配電室靠近負(fù)荷中心，變壓器所帶負(fù)荷保持三相平衡；諧波治理。通過采用滿足國內(nèi)規(guī)范的諧波標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)速裝置，將調(diào)速裝置產(chǎn)生的諧波值控制在允許范圍內(nèi)，水廠不再單獨(dú)設(shè)置諧波治理設(shè)備。再次，針對建筑專業(yè)的節(jié)能措施包括：外窗面積采用合理的窗地比；按冬暖夏熱地區(qū)節(jié)能設(shè)計。在具體實(shí)施節(jié)能改造操作時，應(yīng)當(dāng)將表2所示的建筑熱工設(shè)計規(guī)定指標(biāo)作為依據(jù)。

表2 建筑熱工設(shè)計規(guī)定指標(biāo)表

在表2中數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，針對該工程項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工節(jié)能技術(shù)措施進(jìn)行設(shè)計。建筑外墻采用巖棉保溫板與飾面鋁板組合材料系統(tǒng)，并要求達(dá)到國家規(guī)定的公共建筑節(jié)能設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)要求。屋面形式為坡屋面，采用巖棉保溫板保溫措施，達(dá)到國家規(guī)定的公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求。最后，對暖通及室內(nèi)給排水專業(yè)節(jié)能措施。根據(jù)溫度，對散熱量較大的電氣房間或通風(fēng)量較大房間的通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行臺數(shù)及轉(zhuǎn)速進(jìn)行合理有效的控制。根據(jù)上述論述，完成對施工中各個專業(yè)的節(jié)能措施實(shí)施，確保供水系統(tǒng)水泵機(jī)組的節(jié)能效果達(dá)到理想水平，促進(jìn)整個水廠工程項(xiàng)目的節(jié)能降耗，從而滿足水廠項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展要求。

3 施工技術(shù)應(yīng)用效果分析

在完成對上述水廠供水系統(tǒng)水泵機(jī)組節(jié)能改造的施工后，為驗(yàn)證這一施工技術(shù)的可行性，對施工技術(shù)應(yīng)用后的效果進(jìn)行分析。選擇將該水廠各個施工區(qū)域進(jìn)行編號，分別為I～V，在完成施工后，對供水系統(tǒng)水泵機(jī)組在運(yùn)行過程中的能耗進(jìn)行記錄，并將記錄結(jié)果與該工程項(xiàng)目設(shè)計階段對各個區(qū)域要求的能耗約束值進(jìn)行對比。若記錄結(jié)果小于能耗約束值，則說明文中提出的施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的，施工技術(shù)可行；反之，若記錄結(jié)果大于或等于約束值，則說明文章提出的施工技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不符合節(jié)能降耗要求，施工技術(shù)不可行。根據(jù)上述邏輯，將多個區(qū)域供水系統(tǒng)水泵機(jī)組能耗記錄如表3所示。

表3 多區(qū)域供水系統(tǒng)水泵機(jī)組能耗記錄表

從表3中記錄的結(jié)果可以看出，各個區(qū)域?qū)嶋H能源消耗量與約束值相比均更小，說明各個區(qū)域能源消耗均控制在了合理范圍內(nèi)，進(jìn)一步證明文章上述設(shè)計的節(jié)能改造施工技術(shù)可行。

4 結(jié)語

上述論述以某水廠為例，針對其供水系統(tǒng)水泵機(jī)組節(jié)能進(jìn)行改造，達(dá)到降低能源消耗，提高工程節(jié)能性的目的。主要通過對供水系統(tǒng)水泵機(jī)組提出相應(yīng)節(jié)能改造措施，以及對各個專業(yè)相關(guān)環(huán)節(jié)實(shí)施提出相應(yīng)的節(jié)能改造措施，來確保供水系統(tǒng)水泵機(jī)組達(dá)到節(jié)能降耗的效果，并通過對改造效果分析驗(yàn)證技術(shù)的可行性。改造時間歷時半年多，改造投入運(yùn)行后，節(jié)能效果顯著，達(dá)到技術(shù)改造的目標(biāo)。