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摘 要： 摘要：在化工污水處理設(shè)施的運(yùn)行過(guò)程中，由于控制系統(tǒng)對(duì)主要工藝參數(shù)難以準(zhǔn)確感知和預(yù)測(cè)，無(wú)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(guò)程中，由于控制系統(tǒng)對(duì)主要工藝參數(shù)難以準(zhǔn)確感知和預(yù)測(cè)，無(wú)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(duì)當(dāng)前化工污水處理節(jié)能問(wèn)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(guò)改進(jìn)提升泵等機(jī)電設(shè)備的控制模式來(lái)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(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及國(guó)家城鎮(zhèn)化發(fā)展的趨勢(shì)，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(guó)家規(guī)范要求化工廠負(fù)荷等級(jí)都屬于二級(jí)負(fù)荷及以上，這對(duì)電氣設(shè)計(jì)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(xiàng)目，電能是化工廠的主要消耗能源，長(zhǎng)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(jì)節(jié)能優(yōu)化方案對(duì)降低運(yùn)行成本、解決國(guó)家能源緊張尤為重要。
1污水處理的節(jié)能問(wèn)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(guò)程中按照工藝路線設(shè)計(jì)完成污水提升等流程，控制著各個(gè)環(huán)節(jié)的來(lái)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(wú)法基于時(shí)間、流量等參數(shù)的計(jì)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(wú)法有效改變目前設(shè)備能耗偏高的問(wèn)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(huì)資本對(duì)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(wú)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(xiàng)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(dòng)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(guò)程中首先要進(jìn)行全廠的負(fù)荷計(jì)算，依據(jù)規(guī)范要求的負(fù)荷率并通過(guò)負(fù)荷計(jì)算數(shù)據(jù)合理選擇變壓器的容量，以避免容量選擇過(guò)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《三相配電變壓器能效限定值及能效等級(jí)》規(guī)定的1級(jí)能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的變壓器。其次選擇高效節(jié)能的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的損耗會(huì)隨著極數(shù)的不同，功率大小而變化。化工廠電動(dòng)機(jī)主要為風(fēng)機(jī)和水泵，在各個(gè)不同工藝單體內(nèi)，都有著少則幾臺(tái)，多則幾十臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，故電動(dòng)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(dòng)機(jī)對(duì)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(guó)化工廠在降解污水中有機(jī)物時(shí)，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(shí)高峰或者日高峰需氧量設(shè)計(jì)，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(huì)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(jì)規(guī)模、可調(diào)節(jié)性，因此具體設(shè)計(jì)中需考慮到供氧能力、調(diào)節(jié)能力，來(lái)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(duì)風(fēng)量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。此外，設(shè)計(jì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)時(shí)，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(duì)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(guó)科學(xué)院的楊國(guó)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(jì)方案。運(yùn)用數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)執(zhí)行器完成指定的工作動(dòng)作，每個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)力由動(dòng)力電池組供給。但是，由于系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量過(guò)多，該技術(shù)方案暫時(shí)未能處理好系統(tǒng)間的平衡，目前處于理論設(shè)計(jì)階段，還沒(méi)投入使用。在當(dāng)代的工業(yè)環(huán)境中，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)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(zhǎng)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(xiàng)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(dòng)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(dòng)化控制系統(tǒng)
目前多數(shù)污水處理設(shè)施的自動(dòng)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(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的氧氣不足或過(guò)量的問(wèn)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(guò)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(píng)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(jì)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(huì)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L(zhǎng)ED，LED光源具有以下特點(diǎn)：首先是高節(jié)能，節(jié)約能源無(wú)污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動(dòng)，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(zhǎng)，LED光源有人稱它為長(zhǎng)壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)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(wàn)～10萬(wàn)h，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上。由此可見(jiàn)，選擇綠色節(jié)能光源對(duì)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(kāi)關(guān)上節(jié)約電能。公共場(chǎng)所，如樓梯間、走廊、衛(wèi)生間可采用聲光控制的開(kāi)關(guān)形式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)關(guān)燈，有人自動(dòng)開(kāi)燈的節(jié)能效果。廠區(qū)照明可采用光控時(shí)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(yǔ)
近年來(lái)我國(guó)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(guó)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(shí)，隨著近年來(lái)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