芻議污水處理廠電氣設(shè)計(jì)若干問(wèn)題

孫東年

（大連理工大學(xué)環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 大連 116000）

一、城鎮(zhèn)污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)情況綜述

與其他國(guó)家污水處理的工藝步驟和方法相似，我國(guó)大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理工廠收集雨水和工業(yè)生產(chǎn)的污水，利用城市地下排水管網(wǎng)將收集到的污水匯總、輸送到污水處理工廠的水泵房、調(diào)節(jié)池凈化處理。經(jīng)過(guò)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(dá)到國(guó)家清水排出標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理工廠的電氣設(shè)計(jì)系統(tǒng)中包括：照明設(shè)備、電機(jī)、電纜、低壓配電、高壓配電等內(nèi)容。通常而言，污水處理工廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)一方面要為污水處理保證供電，另一方面要節(jié)約能耗、節(jié)約成本。

二、城鎮(zhèn)污水處理廠的電氣設(shè)計(jì)策略與要點(diǎn)

在城鎮(zhèn)污水處理工廠中，電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要符合節(jié)能、降耗的原則理念，電氣設(shè)計(jì)師應(yīng)優(yōu)化電纜敷設(shè)、電機(jī)控制、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，達(dá)到降低運(yùn)營(yíng)成本、減少能源浪費(fèi)損失的效果。

（一）供配電設(shè)計(jì)策略與要點(diǎn)分析

以節(jié)約電能、保證電氣系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，電氣工程設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合污水處理工廠的實(shí)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(jī)、厭氧攪拌機(jī)、缺氧攪拌機(jī)等污水處理設(shè)備和設(shè)施，科學(xué)設(shè)定三級(jí)或者二級(jí)負(fù)荷數(shù)值，優(yōu)化消防電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。具體應(yīng)做到：

一是，以保證電氣系統(tǒng)運(yùn)行安全與穩(wěn)定為首要目標(biāo)，采用10kV兩回路電源供電的設(shè)計(jì)方法，其中一個(gè)供電電源負(fù)責(zé)日常供電，另外一個(gè)電源的作為緊急應(yīng)對(duì)的儲(chǔ)備電源——當(dāng)日常供電電源故障或者被切斷，則啟動(dòng)儲(chǔ)備電源，用于維持污水處理設(shè)備正常運(yùn)行。

二是，變壓器選擇與設(shè)計(jì)策略。據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)建筑工程電氣系統(tǒng)運(yùn)行中，變壓器設(shè)備的能耗數(shù)值最高，約占電氣系統(tǒng)管網(wǎng)能耗的百分之七十以上；如果合理選擇和配置變壓器設(shè)備，則能有效達(dá)到能源節(jié)約的目標(biāo)。因此，在污水處理廠的電氣系統(tǒng)供配電設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)選擇低能耗、運(yùn)行高效的節(jié)能環(huán)保類型變壓器設(shè)備。實(shí)踐中，污水處理工廠的電氣系統(tǒng)中應(yīng)配置兩個(gè)干式變壓器設(shè)備，以電氣系統(tǒng)的額定電壓數(shù)值為參照，電氣線路電壓負(fù)載率應(yīng)設(shè)定為額定電壓數(shù)值的百分之七十五。污水處理工廠的電氣系統(tǒng)低壓配電設(shè)計(jì)方案中，通常采用單母線分段的設(shè)計(jì)思路，為兩個(gè)干式變壓器設(shè)備分別設(shè)置控制開關(guān)，當(dāng)其中一個(gè)變壓器故障、無(wú)法運(yùn)行時(shí)，由另外一個(gè)干式變壓器保證日常生產(chǎn)供電。

三是，污水提升泵等消耗用電功率較大的設(shè)備，主要集中于提升泵房、鼓風(fēng)機(jī)房等處，所以遵循負(fù)荷中心靠近的基本原則，可以將變配電房設(shè)置在與提升泵房、鼓風(fēng)機(jī)房相近的位置，以最大限度地降低額外損耗；在粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房、沉沙池、消毒排放池、綜合樓等建筑物中相應(yīng)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(jìn)行細(xì)節(jié)分配，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的高效、節(jié)能目標(biāo)。

（二）電機(jī)控制設(shè)計(jì)

污水處理廠應(yīng)用的電氣設(shè)備很多，而這些電氣設(shè)備的啟動(dòng)控制要求大多不同。對(duì)加藥計(jì)量泵，攪拌機(jī)等沒有調(diào)速要求且功率小電機(jī)可采用全壓直接啟動(dòng)，啟動(dòng)電流為額定電流4-7倍；對(duì)提升泵等功率大設(shè)備考慮啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)率，同時(shí)對(duì)其他設(shè)備影響，沒有調(diào)速要求，采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。對(duì)鼓風(fēng)機(jī)等功率大且需調(diào)速變頻控制要求，采用變頻器控制，變頻啟動(dòng)過(guò)程中，頻率由底到高，電流一般維持在電機(jī)的額定電流以下或接近額定電流。鼓風(fēng)機(jī)加入變頻器開環(huán)或閉環(huán)控制，根據(jù)水處理量負(fù)荷不同，季節(jié)不同，可以實(shí)現(xiàn)變頻控制，降低能耗，節(jié)約能20%以上。

（三）電纜敷設(shè)

一是，電纜溝敷設(shè)。一般地，電纜溝敷設(shè)主要包括室內(nèi)以及室外兩種。室內(nèi)電纜溝主要設(shè)置了混凝土蓋板或花紋鋼蓋板，無(wú)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(jié)構(gòu)類似，在電纜溝上設(shè)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(wèn)題。

二是，電纜線槽敷設(shè)。在進(jìn)行電纜線槽敷設(shè)時(shí)一般需要注意電纜線槽材質(zhì)以及室外敷設(shè)位置選擇兩個(gè)問(wèn)題。一方面，由于污水處理廠車間內(nèi)積聚的氣體大多具有腐蝕性，其能夠嚴(yán)重腐蝕冷軋鋼板材質(zhì)的電纜線槽。而且電纜線槽如果設(shè)在室外，由于沒有遮擋，冷軋鋼板材質(zhì)的電纜線槽也會(huì)腐蝕得很快。另一方面，污水處理廠具備的反應(yīng)池大多具有體積較大，設(shè)備較多的特點(diǎn)，所以在敷設(shè)電纜線槽時(shí)需要盡量避免露天敷設(shè)，通過(guò)選擇在池上的風(fēng)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(shè)。在污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際的工藝運(yùn)行狀況適當(dāng)增加用電設(shè)備或者工藝設(shè)施，所以為了避免出現(xiàn)開挖重復(fù)現(xiàn)象，在進(jìn)行電力排管敷設(shè)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)預(yù)留出足夠的備用孔數(shù)，以防備未知情況發(fā)生。

三、結(jié)論

總而言之，在城鎮(zhèn)污水處理工廠的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師應(yīng)結(jié)合污水處理工廠的實(shí)際情況和污水處理需求，科學(xué)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，完成電氣系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)約電能，降低運(yùn)營(yíng)成本，保障生產(chǎn)活動(dòng)的效果。