張奇峰

(江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214400)

摘要：《“十四五"城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》指出，2021—2025 年合理減緩我國城鎮(zhèn)污水收集處理設(shè)施發(fā)展不平衡不充分的矛盾,，系統(tǒng)推動補(bǔ)短板強(qiáng)弱項,，全方面提升污水收集處理效能,，加速推進(jìn)污水資源化利用,，提高設(shè)施運(yùn)行維護(hù)水平?！笆奈?期間,，新建、改建和擴(kuò)建再生水生產(chǎn)能力不少于1500 萬立方米/日,。大量污水處理廠的建設(shè),，降低了污染物的排放，改良了水環(huán)境,，同時污水處理是高能耗產(chǎn)業(yè),這給能源消耗增加了壓力，因此需要建立一套合理的能效管理平臺進(jìn)行能源管理達(dá)到節(jié)能降耗的目的,。

關(guān)鍵詞：污水廠、水環(huán)境,、能源管理、節(jié)能降耗

一、污水廠配電結(jié)構(gòu)和處理工藝

1.1. 配電結(jié)構(gòu)

污水廠設(shè)備要求供電可靠性,，一般不允許停電,，中斷供電將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,，因污水廠供電負(fù)荷等級為二級，應(yīng)采用兩路電源供電,，同時為保證電源可靠性,，備用一臺柴油發(fā)電機(jī),，至少滿足廠內(nèi)應(yīng)急通風(fēng)換氣,、消防,、應(yīng)急照明等用電,。

1.2. 污水處理工藝

國內(nèi)的污水處理工藝大概有30種，較為常見的氧化溝,、A/A/O,、A/O,、SBR,，處理流程包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池,、精細(xì)格柵,、AAO生物池,、MBR膜池及膜設(shè)備間紫外線消毒渠,、回用水池及回用水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、儲泥池及污泥脫水車間等,，復(fù)雜的處理工藝提升了運(yùn)維和管理的難度,。

1.3. 能耗分布

污水處理廠的能耗成本主要為電能,、藥物、燃料,，其中電能消耗占有60~90%,，我國污水二級處理電能消耗為0.19~0.36 kWh/m3，經(jīng)過對城鎮(zhèn)污水處理廠能耗狀況及其影響因素進(jìn)行分析,，結(jié)果表明目前我國城市污水處理廠平均能耗為0.29kWh/m3,，而美國污水處理廠平均能耗為0.2kWh/m3，日本為0.204~0.254kWh/m3,。總體上看,我國在污水處理中的節(jié)能降耗,、優(yōu)化運(yùn)營方面起步晚，還存在很大的節(jié)能降耗空間,而電能的消耗大在污水提升泵,、鼓風(fēng)曝氣和污泥處理環(huán)節(jié),，較高的能耗水平在一定程度上影響了污水處理的建設(shè)和發(fā)展,同時為了響應(yīng)雙碳戰(zhàn)略,，需要探索一種科學(xué)的能源管理措施來促使節(jié)能降耗的完成。

二,、能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

安科瑞電氣具備從終端感知,、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源,、網(wǎng),、荷、儲,、充的各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù),、監(jiān)測、分析,、治理裝置,，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，著重監(jiān)測主要用能設(shè)備能效,，保護(hù)污水廠運(yùn)行安全可靠,，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué),、精細(xì)的解決方案,。

圖1 AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

2.1.保障供電可靠性

對污水廠配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控,，對0.4kV配置多功能計量儀表,，用于監(jiān)測各回路的電氣參數(shù)和用能情況，可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關(guān)柜,、變壓器微機(jī)保護(hù)測控裝置,、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS,、UPS,，包括遙控,、遙信,、遙測、遙調(diào),、事故報警及記錄等,。

污水廠存在大量的非線性負(fù)載，通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變,、電壓波動,、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對應(yīng)的電能質(zhì)量治理措施進(jìn)一步提高供電可靠性,。

圖2  AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺主接線圖

2.2.建立能源計量體系

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過搭建計量體系,，采集污水處理廠能源數(shù)據(jù)，顯示污水處理廠的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助其分析能源消耗去向,，找出能源消耗異常區(qū)域幫助其了解各工藝環(huán)節(jié)能源消耗量,，并且可細(xì)化到樓層、車間,、產(chǎn)線,、班組、工序,，計算產(chǎn)品單耗,、單位面積能耗或萬元產(chǎn)值能耗，從而計算出能耗總量和單位能耗,。

圖3 能源流向圖

2.3.數(shù)據(jù)集抄并實時計量

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺提供自定義時間抄表功能,，可以在任意時間，任意地點(diǎn),，完成對企業(yè)的三級計量體系數(shù)據(jù)閱覽,，減少了人工投入。同時各類保護(hù),、儀表主動定時上傳數(shù)據(jù),，保證了能源時效性，為其節(jié)能降耗,，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,。

2.4. 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺支持接入分布式光伏電站以及風(fēng)力發(fā)電站，為企業(yè)提供分布式電站運(yùn)行監(jiān)測和發(fā)電日/月/年/累計收益和減排分析,，支持自發(fā)自用,、余電上網(wǎng)。在儲能環(huán)節(jié),，平臺接入BMS和PCS數(shù)據(jù),，支持充放電配置策略，并對電池管理系統(tǒng)提供實時預(yù)警,，根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn),，削峰填谷，充分使用新能源,，降低污水廠碳排放,。

圖5 分布式光伏電站監(jiān)測運(yùn)維

2.5. 提升主要用能設(shè)備能效

污水處理廠中有著大量的電機(jī)、水泵,，其中污水提升泵和鼓風(fēng)曝氣能耗占據(jù)了工藝能耗中的大多數(shù),，平臺針對這些工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測分析，工藝之間橫向比較,，尋找較具調(diào)控潛力的用電設(shè)備,、工藝單元,，幫助用戶發(fā)現(xiàn)其能效提升空間并提供解決方案，找到較佳的運(yùn)行區(qū)域,，顯著降低能源消耗,。

圖6 管網(wǎng)圖和能效監(jiān)測

2.6. 報警及時推送

平臺提供能源報警功能，一旦發(fā)現(xiàn)跑冒滴漏,，能源消耗異常,，電參量異常等情況，能提供多種方式的報警,，包括但不限于郵件,、短信、釘釘推送等,。

圖7 報警記錄與管理

2.7. 加強(qiáng)運(yùn)維管理

加強(qiáng)巡視維護(hù)工作,，及時發(fā)現(xiàn)或消滅設(shè)備隱患，提高供電可靠性,。配置重要設(shè)備包括變壓器,、電氣柜、高壓電纜,、空調(diào)主機(jī),、水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備信息,，配置二維碼,，快速在移動端獲取設(shè)備信息、設(shè)備維修歷史記錄以及解決問題的常用辦法,。

圖8 設(shè)備運(yùn)維檔案

2.8. 典型硬件

三,、結(jié)語 

隨著污水處理廠的不斷擴(kuò)建，運(yùn)行費(fèi)用的持續(xù)上升,，能源消耗不斷增加,，通過合理運(yùn)用能源管理平臺，利用*大數(shù)據(jù),、云計算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，能夠提高污水廠的供電可靠性，找到節(jié)能降耗的實際方案,，深入能耗分析,，發(fā)掘節(jié)能潛力,，為管理者提供準(zhǔn)確化的管理手段,，提高污水處理廠的能耗管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 盧嘉錫.城市污水處理廠的能耗分析及節(jié)能降耗措施[J].低碳世界.2018年08期

[2] 馬培.對城市污水處理廠能耗分析與節(jié)能降耗途徑探討[J].城市建設(shè)理論研究(電子版).2018年06期