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摘 要： 摘要：在化工污水處理設(shè)施的運(yùn)行過程中，由于控制系統(tǒng)對主要工藝參數(shù)難以準(zhǔn)確感知和預(yù)測，無法有效建立出水質(zhì)量指標(biāo)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的調(diào)控不夠精準(zhǔn)，不僅浪費(fèi)能源，還增加了化工廠不必要的生產(chǎn)成本，而且不利于保持出水水質(zhì)的穩(wěn)定
摘要：在化工污水處理設(shè)施的運(yùn)行過程中，由于控制系統(tǒng)對主要工藝參數(shù)難以準(zhǔn)確感知和預(yù)測，無法有效建立出水質(zhì)量指標(biāo)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)間的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的調(diào)控不夠精準(zhǔn)，不僅浪費(fèi)能源，還增加了化工廠不必要的生產(chǎn)成本，而且不利于保持出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。本文基于對當(dāng)前化工污水處理節(jié)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(jié)能途徑，并且探討了如何通過改進(jìn)提升泵等機(jī)電設(shè)備的控制模式來有效降低污水處理能耗并保持出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：化工廠;污水處理;節(jié)能
引言
隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及國家城鎮(zhèn)化發(fā)展的趨勢，化工廠在城市及城鎮(zhèn)建設(shè)中起到了舉足輕重的作用。在化工廠的建設(shè)中，安全、穩(wěn)定的供配電為水廠中設(shè)備的正常運(yùn)行提供了重要保障。根據(jù)國家規(guī)范要求化工廠負(fù)荷等級都屬于二級負(fù)荷及以上，這對電氣設(shè)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(dá)標(biāo)運(yùn)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(yùn)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(shè)計節(jié)能優(yōu)化方案對降低運(yùn)行成本、解決國家能源緊張尤為重要。
1污水處理的節(jié)能問題及相其影響
污水處理設(shè)施中存在水泵等多種大功率機(jī)電設(shè)備，在其運(yùn)行過程中按照工藝路線設(shè)計完成污水提升等流程，控制著各個環(huán)節(jié)的來水水量、供氧量等工藝參數(shù)。理論上所有設(shè)備的運(yùn)行都應(yīng)以保障出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)且實(shí)現(xiàn)處理效率最大化為原則，精確控制水泵和鼓風(fēng)機(jī)等主要設(shè)備的轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)，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(yīng)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(shù)的計量保障設(shè)備運(yùn)行處于最佳狀態(tài)。所以，目前污水處理設(shè)施的運(yùn)行有比較大的節(jié)能空間，但受制于控制技術(shù)水平，無法有效改變目前設(shè)備能耗偏高的問題;而這一方面導(dǎo)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(jìn)入這一領(lǐng)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(zhǔn)調(diào)控污水處理工藝參數(shù)，還影響了出水水質(zhì)的穩(wěn)定性，不利于精確控制各項指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
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2化工廠污水處理節(jié)能技術(shù)
2.1電氣設(shè)備選型的節(jié)能優(yōu)化
從節(jié)能的角度考慮，化工廠可進(jìn)行優(yōu)化的電氣設(shè)備，主要有兩類，變壓器和電動機(jī)，這兩類電氣設(shè)備的選擇合理與否直接影響設(shè)備節(jié)能優(yōu)化的優(yōu)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(shè)備，其選擇過程中首先要進(jìn)行全廠的負(fù)荷計算，依據(jù)規(guī)范要求的負(fù)荷率并通過負(fù)荷計算數(shù)據(jù)合理選擇變壓器的容量，以避免容量選擇過大而產(chǎn)生的投資浪費(fèi)及能耗浪費(fèi)。變壓器選擇應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》規(guī)定的1級能效等級標(biāo)準(zhǔn)的變壓器。其次選擇高效節(jié)能的電動機(jī)，電動機(jī)的損耗會隨著極數(shù)的不同，功率大小而變化。化工廠電動機(jī)主要為風(fēng)機(jī)和水泵，在各個不同工藝單體內(nèi)，都有著少則幾臺，多則幾十臺的電動機(jī)，故電動機(jī)耗電量約占污水廠總耗電量的90%，所以選擇節(jié)能高效、低損耗的電動機(jī)對化工廠節(jié)能優(yōu)化尤為重要。
2.2曝氣系統(tǒng)節(jié)能措施
我國化工廠在降解污水中有機(jī)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(jī)物、微生物間接觸良好，降解其中的有機(jī)物。曝氣系統(tǒng)耗電量大，需做好其節(jié)能工作。首先需合理確定曝氣系統(tǒng)規(guī)模，以時高峰或者日高峰需氧量設(shè)計，曝氣系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行，不會在太大程度上影響水質(zhì)。其次要綜合考慮供氧能力、調(diào)節(jié)能力，選擇合適的曝氣設(shè)備，曝氣系統(tǒng)曝氣效率優(yōu)劣與設(shè)備設(shè)計規(guī)模、可調(diào)節(jié)性，因此具體設(shè)計中需考慮到供氧能力、調(diào)節(jié)能力，來合理選擇曝氣設(shè)備。最后要控制好風(fēng)量，借助氣閥調(diào)節(jié)控制化工廠風(fēng)量，采用變頻調(diào)速系統(tǒng)對風(fēng)量實(shí)現(xiàn)自動控制。此外，設(shè)計反應(yīng)器結(jié)構(gòu)時，要將其結(jié)合氧傳遞規(guī)律。
2.3選用節(jié)能優(yōu)化控制方法，建立人才體系
有許多人對污水處理設(shè)備節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行了理論上的研究，如中國科學(xué)院的楊國勇、東北大學(xué)的馮峰峰等人提出一種撤除液壓系統(tǒng)，避免二次能從機(jī)械能直接生成為液壓能再生成為機(jī)械能的設(shè)計方案。運(yùn)用數(shù)個驅(qū)動馬達(dá)執(zhí)行器完成指定的工作動作，每個獨(dú)立的驅(qū)動馬達(dá)的動力由動力電池組供給。但是，由于系統(tǒng)中驅(qū)動電機(jī)的數(shù)量過多，該技術(shù)方案暫時未能處理好系統(tǒng)間的平衡，目前處于理論設(shè)計階段，還沒投入使用。在當(dāng)代的工業(yè)環(huán)境中，應(yīng)當(dāng)鼓勵并且吸引更多的人才從事工業(yè)產(chǎn)業(yè)的污水處理設(shè)備優(yōu)化建設(shè)，并且在公司內(nèi)部建立長效的人才培養(yǎng)體系，從企業(yè)內(nèi)部出發(fā)，以污水處理設(shè)備優(yōu)化為背景，在污水處理設(shè)備優(yōu)化成本控制的各項實(shí)踐中探索發(fā)展路徑，并且構(gòu)建更為優(yōu)良的企業(yè)工作氛圍和環(huán)境，帶動企業(yè)內(nèi)部的員工積極工作，促進(jìn)污水處理設(shè)備優(yōu)化更專業(yè)高效。
2.4改進(jìn)自動化控制系統(tǒng)
目前多數(shù)污水處理設(shè)施的自動化控制系統(tǒng)都是基于單一目標(biāo)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行，通過實(shí)時監(jiān)測池底溶解氧濃度控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保障出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。所以當(dāng)污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷出現(xiàn)波動時，會出現(xiàn)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(shè)備節(jié)能。而通過在曝氣池的進(jìn)水、出水口以及中部增加傳感器，采集多組混合液的硝態(tài)氮、懸浮固體和溶解氧濃度的數(shù)據(jù)，可以基于控制系統(tǒng)軟件運(yùn)行更準(zhǔn)確的評估生化反應(yīng)情況，從而提高曝氣池中各種設(shè)備的控制精度和降低能耗。
2.5照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化
化工廠照明系統(tǒng)設(shè)計的節(jié)能優(yōu)化方案主要分為兩方面：(1)合理選擇高效節(jié)能光源。隨著社會的發(fā)展科技的進(jìn)步，光源也在更新?lián)Q代中，目前主流節(jié)能綠色光源為LED，LED光源具有以下特點(diǎn)：首先是高節(jié)能，節(jié)約能源無污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動，超低功耗電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)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(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)6萬～10萬h，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。由此可見，選擇綠色節(jié)能光源對于照明系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化尤為重要。(2)合理的照明控制。大型車間燈具數(shù)量多，需采取區(qū)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(jié)省人力資源和節(jié)約電能。辦公室等工作空間可采用一燈一控，從開關(guān)上節(jié)約電能。公共場所，如樓梯間、走廊、衛(wèi)生間可采用聲光控制的開關(guān)形式，可實(shí)現(xiàn)無人自動關(guān)燈，有人自動開燈的節(jié)能效果。廠區(qū)照明可采用光控時控相結(jié)合控制方式，從而實(shí)現(xiàn)人力資源和電能的節(jié)約。
結(jié)語
近年來我國的污水處理設(shè)備優(yōu)化發(fā)展整體較為穩(wěn)定，并且為國民經(jīng)濟(jì)的提升、基層群眾的生活都做出了極大的貢獻(xiàn)。同時，隨著近年來工業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展和生活污水種類的增加，不同的污水處理設(shè)備采用不同的運(yùn)行方式，其優(yōu)化成本也是不同的。應(yīng)當(dāng)選擇不同的污水處理設(shè)備節(jié)能優(yōu)化控制方式，從行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)和發(fā)展規(guī)劃中獲得先機(jī)，從而達(dá)到節(jié)能優(yōu)化控制的目的。——論文作者：王建軍
