化工廠污水處理節能技術

發布時間：2021-02-03所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次

摘 要： 摘要：在化工污水處理設施的運行過程中，由于控制系統對主要工藝參數難以準確感知和預測，無法有效建立出水質量指標和設備運行參數間的關聯，導致鼓風機等設備的調控不夠精準，不僅浪費能源，還增加了化工廠不必要的生產成本，而且不利于保持出水水質的穩定

　　摘要：在化工污水處理設施的運行過程中，由于控制系統對主要工藝參數難以準確感知和預測，無法有效建立出水質量指標和設備運行參數間的關聯，導致鼓風機等設備的調控不夠精準，不僅浪費能源，還增加了化工廠不必要的生產成本，而且不利于保持出水水質的穩定性。本文基于對當前化工污水處理節能問題的闡釋，分析了在活性污泥處理法這一典型處理工藝流程中的節能途徑，并且探討了如何通過改進提升泵等機電設備的控制模式來有效降低污水處理能耗并保持出水水質的穩定性。

　　關鍵詞：化工廠;污水處理;節能

　　引言

　　隨著現代社會經濟的快速發展及國家城鎮化發展的趨勢，化工廠在城市及城鎮建設中起到了舉足輕重的作用。在化工廠的建設中，安全、穩定的供配電為水廠中設備的正常運行提供了重要保障。根據國家規范要求化工廠負荷等級都屬于二級負荷及以上，這對電氣設計的要求比較高，必須保證供電可靠性，才能保證水廠安全、可靠、達標運行。但由于化工廠為能耗密集型項目，電能是化工廠的主要消耗能源，長期運行耗電量巨大，給化工廠造成很大的成本壓力，所以有效合理的化工廠電氣設計節能優化方案對降低運行成本、解決國家能源緊張尤為重要。

　　1污水處理的節能問題及相其影響

　　污水處理設施中存在水泵等多種大功率機電設備，在其運行過程中按照工藝路線設計完成污水提升等流程，控制著各個環節的來水水量、供氧量等工藝參數。理論上所有設備的運行都應以保障出水水質達標且實現處理效率最大化為原則，精確控制水泵和鼓風機等主要設備的轉速、流量等參數，從而以最低成本完成污水處理。但由于污染物組分與濃度、生化反應速度都具有極大的不確定性，因而無法基于時間、流量等參數的計量保障設備運行處于最佳狀態。所以，目前污水處理設施的運行有比較大的節能空間，但受制于控制技術水平，無法有效改變目前設備能耗偏高的問題;而這一方面導致污水處理的處理效率較低而成本偏高，影響了社會資本對進入這一領域的興趣，不利于提升化工污水處理能力;另一方面，由于無法精準調控污水處理工藝參數，還影響了出水水質的穩定性，不利于精確控制各項指標和實現循環利用。

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　　2化工廠污水處理節能技術

　　2.1電氣設備選型的節能優化

　　從節能的角度考慮，化工廠可進行優化的電氣設備，主要有兩類，變壓器和電動機，這兩類電氣設備的選擇合理與否直接影響設備節能優化的優良。首先分析一下變壓器的選擇，變壓器是化工廠中主要電氣設備，其選擇過程中首先要進行全廠的負荷計算，依據規范要求的負荷率并通過負荷計算數據合理選擇變壓器的容量，以避免容量選擇過大而產生的投資浪費及能耗浪費。變壓器選擇應符合國家標準《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》規定的1級能效等級標準的變壓器。其次選擇高效節能的電動機，電動機的損耗會隨著極數的不同，功率大小而變化�；�工廠電動機主要為風機和水泵，在各個不同工藝單體內，都有著少則幾臺，多則幾十臺的電動機，故電動機耗電量約占污水廠總耗電量的90%，所以選擇節能高效、低損耗的電動機對化工廠節能優化尤為重要。

　　2.2曝氣系統節能措施

　　我國化工廠在降解污水中有機物時，主要采用的工藝是好氧處理工藝，以曝氣方法為污水混合液供氧，能夠確保污水中有機物、微生物間接觸良好，降解其中的有機物。曝氣系統耗電量大，需做好其節能工作。首先需合理確定曝氣系統規模，以時高峰或者日高峰需氧量設計，曝氣系統運行中采用合理措施控制，使其在氧氣不足下活性污泥可正常運行，不會在太大程度上影響水質。其次要綜合考慮供氧能力、調節能力，選擇合適的曝氣設備，曝氣系統曝氣效率優劣與設備設計規模、可調節性，因此具體設計中需考慮到供氧能力、調節能力，來合理選擇曝氣設備。最后要控制好風量，借助氣閥調節控制化工廠風量，采用變頻調速系統對風量實現自動控制。此外，設計反應器結構時，要將其結合氧傳遞規律。

　　2.3選用節能優化控制方法，建立人才體系

　　有許多人對污水處理設備節能優化進行了理論上的研究，如中國科學院的楊國勇、東北大學的馮峰峰等人提出一種撤除液壓系統，避免二次能從機械能直接生成為液壓能再生成為機械能的設計方案。運用數個驅動馬達執行器完成指定的工作動作，每個獨立的驅動馬達的動力由動力電池組供給。但是，由于系統中驅動電機的數量過多，該技術方案暫時未能處理好系統間的平衡，目前處于理論設計階段，還沒投入使用。在當代的工業環境中，應當鼓勵并且吸引更多的人才從事工業產業的污水處理設備優化建設，并且在公司內部建立長效的人才培養體系，從企業內部出發，以污水處理設備優化為背景，在污水處理設備優化成本控制的各項實踐中探索發展路徑，并且構建更為優良的企業工作氛圍和環境，帶動企業內部的員工積極工作，促進污水處理設備優化更專業高效。

　　2.4改進自動化控制系統

　　目前多數污水處理設施的自動化控制系統都是基于單一目標調節設備運行，通過實時監測池底溶解氧濃度控制鼓風機的轉速，以保障出水水質達標。所以當污水處理系統的負荷出現波動時，會出現短時間的氧氣不足或過量的問題，影響污泥活性或污水處理效率，而且不利于設備節能。而通過在曝氣池的進水、出水口以及中部增加傳感器，采集多組混合液的硝態氮、懸浮固體和溶解氧濃度的數據，可以基于控制系統軟件運行更準確的評估生化反應情況，從而提高曝氣池中各種設備的控制精度和降低能耗。

　　2.5照明系統的節能優化

　　化工廠照明系統設計的節能優化方案主要分為兩方面：(1)合理選擇高效節能光源。隨著社會的發展科技的進步，光源也在更新換代中，目前主流節能綠色光源為LED，LED光源具有以下特點：首先是高節能，節約能源無污染即為環保。直流驅動，超低功耗電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。其次是壽命長，LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬～10萬h，比傳統光源壽命長10倍以上。由此可見，選擇綠色節能光源對于照明系統的節能優化尤為重要。(2)合理的照明控制。大型車間燈具數量多，需采取區域燈具控制方式，既便于巡檢人員控制車間的照明狀況，又能節省人力資源和節約電能。辦公室等工作空間可采用一燈一控，從開關上節約電能。公共場所，如樓梯間、走廊、衛生間可采用聲光控制的開關形式，可實現無人自動關燈，有人自動開燈的節能效果。廠區照明可采用光控時控相結合控制方式，從而實現人力資源和電能的節約。

　　結語

　　近年來我國的污水處理設備優化發展整體較為穩定，并且為國民經濟的提升、基層群眾的生活都做出了極大的貢獻。同時，隨著近年來工業產業生產系統發展和生活污水種類的增加，不同的污水處理設備采用不同的運行方式，其優化成本也是不同的。應當選擇不同的污水處理設備節能優化控制方式，從行業領先技術和發展規劃中獲得先機，從而達到節能優化控制的目的。——論文作者：王建軍