安(ān)科瑞 陳(chén)聰(cōng)

摘要：《“十四五”城鎮(zhèn)汙水處(chǔ)理及資源化(huà)利用發(fā)展規(guī)劃》指出(chū)，2021—2025 年(nián)合(hé)理減緩(huǎn)我國城鎮汙(wū)水收(shōu)集處理設(shè)施發展不(bù)平衡(héng)不充分的(dí)矛盾(dùn)，係統(tǒng)推動補短板強弱(ruò)項(xiàng)，全方(fāng)麵(miàn)提升汙(wū)水(shuǐ)收(shōu)集處理效(xiào)能，加速推進汙水資(zī)源化利用，提(tí)高設(shè)施運(yùn)行(háng)維護水(shuǐ)平。“十(shí)四(sì)五”期(qī)間，新(xīn)建，改建和擴建(jiàn)再(zài)生(shēng)水生產能力(lì)不少於(yú)1500 萬(wàn)立方米/日。大(dà)量汙水(shuǐ)處理(lǐ)廠的建設，降低了汙染物的排放(fàng)，改(gǎi)良了(liǎo)水環(huán)境，同(tóng)時汙水(shuǐ)處理是高能耗產業(yè),這給能源消耗(hào)增(zēng)加了壓力(lì)，因(yīn)此需要(yào)建(jiàn)立一(yī)套合理(lǐ)的能(néng)效管(guǎn)理(lǐ)平台進行能源管(guǎn)理達到節(jié)能(néng)降(jiàng)耗的(dí)目的。

關鍵(jiàn)詞(cí)：汙(wū)水廠(chǎng)，水(shuǐ)環境，能源(yuán)管(guǎn)理，節(jié)能降耗

一，汙(wū)水(shuǐ)廠配電結(jié)構(gòu)和處理工(gōng)藝

1.1. 配電結構

汙水廠(chǎng)設備要求供(gōng)電可(kě)靠(kào)性(xìng)，一般不(bù)允許(xǔ)停(tíng)電(diàn)，中斷(duàn)供電將造成(chéng)重大(dà)的(dí)經濟(jì)損失，因(yīn)汙(wū)水(shuǐ)廠供電負(fù)荷(hé)等級為(wéi)二級，應采(cǎi)用兩(liǎng)路電源供(gōng)電，同時(shí)為保(bǎo)證電源可(kě)靠(kào)性，備(bèi)用(yòng)一台(tái)柴油發(fā)電機(jī)，至少(shǎo)滿足(zú)廠內(nèi)應急(jí)通風換(huàn)氣，消防，應(yīng)急照(zhào)明等用(yòng)電。

1.2. 汙(wū)水處理工(gōng)藝(yì)

國(guó)內(nèi)的汙水處(chǔ)理工藝(yì)大概有30種，較為(wéi)常見的(dí)氧化溝(gōu)，A/A/O，A/O，SBR，處(chǔ)理流程包(bāo)括粗格柵(zhà)及進水(shuǐ)泵房，細(xì)格(gé)柵及(jí)曝氣(qì)沉砂池，精(jīng)細(xì)格(gé)柵(zhà)，AAO生物池(chí)，MBR膜池(chí)及膜(mó)設備間(jiān)紫(zǐ)外綫(xiàn)消毒(dú)渠，回(huí)用水池(chí)及回(huí)用水泵(bèng)房(fáng)，鼓(gǔ)風(fēng)機(jī)房(fáng)，儲(chǔ)泥(ní)池及汙泥(ní)脫水(shuǐ)車間(jiān)等(děng)，復雜(zá)的(dí)處(chǔ)理(lǐ)工(gōng)藝(yì)提升了(liǎo)運維和(hé)管理的(dí)難(nán)度(dù)。

1.3. 能(néng)耗(hào)分布(bù)

汙水處理廠的能耗成本主要為電(diàn)能(néng)，藥物(wù)，燃料(liào)，其中電能(néng)消(xiāo)耗(hào)占有(yǒu)60~90%，我(wǒ)國汙水二(èr)級處理電能(néng)消耗為(wéi)0.19~0.36 kWh/m³，經過對(duì)城鎮(zhèn)汙(wū)水處理(lǐ)廠能(néng)耗(hào)狀況(kuàng)及其(qí)影響(xiǎng)因素(sù)進行(háng)分析，結果(guǒ)表明目(mù)前我國城市汙水處(chǔ)理(lǐ)廠(chǎng)平(píng)均(jūn)能(néng)耗為0.29kWh/m³，而美國(guó)汙(wū)水處(chǔ)理廠平均(jūn)能耗為0.2kWh/m³，日本(běn)為0.204~0.254kWh/m³。總(zǒng)體(tǐ)上看(kàn),我(wǒ)國在汙水(shuǐ)處理(lǐ)中的(dí)節(jié)能降耗，優化運(yùn)營(yíng)方麵起(qǐ)步晚(wǎn)，還存在很大的節能降(jiàng)耗空間,而電(diàn)能的(dí)消(xiāo)耗(hào)大(dà)在汙(wū)水(shuǐ)提升(shēng)泵，鼓風曝(pù)氣和(hé)汙(wū)泥(ní)處(chǔ)理(lǐ)環(huán)節，較(jiào)高的能耗水(shuǐ)平(píng)在一定程度(dù)上(shàng)影(yǐng)響了(liǎo)汙水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)的(dí)建設和發展,同(tóng)時為了(liǎo)響(xiǎng)應雙碳(tàn)戰略，需要(yào)探(tàn)索一種(zhǒng)科(kē)學的能源管理(lǐ)措(cuò)施來促使節能降耗(hào)的(dí)完成(chéng)。

二，能效管理解決方案(àn)--AcrelEMS-SW智(zhì)慧水(shuǐ)務能效管理(lǐ)平(píng)台(tái)

安(ān)科瑞(ruì)電(diàn)氣具備從終端感知，邊緣(yuán)計(jì)算到能效(xiào)管(guǎn)理(lǐ)平(píng)台的產(chǎn)品生態體係，AcrelEMS-SW智慧水(shuǐ)務能效(xiào)管(guǎn)理平(píng)台通(tōng)過在汙水廠源，網，荷，儲(chǔ)，充的(dí)各個關鍵節(jié)點安裝保(bǎo)護，監(jiān)測，分析，治理(lǐ)裝置，用(yòng)於(yú)監測汙(wū)水(shuǐ)廠(chǎng)能(néng)耗總(zǒng)量和能(néng)耗(hào)強度，著重監(jiān)測(cè)主(zhǔ)要用(yòng)能(néng)設備能效(xiào)，保護(hù)汙水廠(chǎng)運行安(ān)全(quán)可靠，提(tí)高(gāo)汙水廠能效，為(wéi)汙(wū)水處理的能效管(guǎn)理提(tí)供科學，精細(xì)的(dí)解(jiě)決(jué)方(fāng)案。

圖(tú)1 AcrelEMS-SW智慧水(shuǐ)務(wù)能效管理平(píng)台

2.1.保(bǎo)障(zhàng)供電可(kě)靠性

對汙(wū)水(shuǐ)廠配電(diàn)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)35kV，10kV電壓(yā)等級(jí)配(pèi)置微(wēi)機(jī)保護(hù)裝(zhuāng)置(zhì)及(jí)多(duō)功能儀表(biǎo)進行保護(hù)和(hé)監(jiān)控(kòng)，對(duì)0.4kV配(pèi)置多功能(néng)計(jì)量(liáng)儀表，用(yòng)於監(jiān)測(cè)各(gè)回路(lù)的電(diàn)氣(qì)參(cān)數(shù)和用能(néng)情(qíng)況，可(kě)實時監(jiān)控(kòng)高低(dī)壓(yā)供配(pèi)電(diàn)係(xì)統開(kāi)關(guān)櫃(guì)，變壓(yā)器微(wēi)機保護(hù)測控裝置，發電機控製櫃，ATS/STS，UPS，包括(kuò)遙控(kòng)，遙(yáo)信(xìn)，遙測，遙調，事(shì)故報(bào)警(jǐng)及記錄等(děng)。

汙水(shuǐ)廠(chǎng)存在(zài)大(dà)量(liáng)的非(fēi)綫(xiàn)性負(fù)載(zǎi)，通(tōng)過監測其(qí)配(pèi)電係(xì)統的(dí)諧波畸(jī)變(biàn)，電壓波(bō)動(dòng)，閃(shǎn)變和(hé)容(róng)忍度(dù)指標(biāo)分(fēn)析其電能(néng)質(zhì)量，並配置對應的電能質量(liáng)治理措施進一(yī)步提高(gāo)供電可靠(kào)性。

圖(tú)2  AcrelEMS-SW智慧(huì)水務(wù)能效管理(lǐ)平台主接(jiē)綫圖

2.2.建立能(néng)源計(jì)量(liáng)體係(xì)

AcrelEMS-SW智慧水務能效管理(lǐ)平台通過搭建(jiàn)計(jì)量(liáng)體係，采集汙水處理廠能源(yuán)數(shù)據(jù)，顯(xiǎn)示汙(wū)水(shuǐ)處理廠的(dí)能(néng)源(yuán)流(liú)向(xiàng)和(hé)能源損(sǔn)耗(hào)，通過能(néng)源流向圖幫助(zhù)其(qí)分析能源消耗去(qù)向，找(zhǎo)出能源消耗(hào)異常(cháng)區域幫助其了解(jiě)各(gè)工(gōng)藝(yì)環節(jié)能(néng)源(yuán)消(xiāo)耗量(liáng)，並且可細化到樓層，車間(jiān)，產(chǎn)綫，班(bān)組，工(gōng)序(xù)，計算產品(pǐn)單耗，單位麵積能(néng)耗(hào)或(huò)萬元(yuán)產值能耗(hào)，從而計算(suàn)出(chū)能耗總量(liáng)和(hé)單位能耗。

圖(tú)3 能源流(liú)向圖

2.3.數(shù)據(jù)集抄並(bìng)實時(shí)計(jì)量(liáng)

AcrelEMS-SW智(zhì)慧(huì)水務能(néng)效管理(lǐ)平(píng)台(tái)提(tí)供(gōng)自(zì)定義時(shí)間抄表(biǎo)功能，可以在(zài)任(rèn)意時(shí)間，任意(yì)地(dì)點，完(wán)成對企業的(dí)三(sān)級計量(liáng)體係數(shù)據(jù)閱覽，減(jiǎn)少了人(rén)工投(tóu)入。同時(shí)各類(lèi)保護(hù)，儀表(biǎo)主動(dòng)定時上傳數據，保(bǎo)證(zhèng)了能源(yuán)時效性(xìng)，為(wéi)其節能降耗，提供了(liǎo)基(jī)礎(chǔ)數據支(zhī)撐。

2.4. 優化能源結(jié)構

AcrelEMS-SW智慧(huì)水(shuǐ)務能效管理平台支持接入分(fēn)布式(shì)光伏電(diàn)站(zhàn)以(yǐ)及風(fēng)力發(fā)電站，為(wéi)企業提供(gōng)分布(bù)式電(diàn)站運行監(jiān)測和(hé)發電日(rì)/月/年(nián)/累計(jì)收益(yì)和(hé)減排(pái)分(fēn)析(xī)，支(zhī)持自發(fā)自用(yòng)，餘(yú)電(diàn)上(shàng)網(wǎng)。在(zài)儲(chǔ)能(néng)環節(jié)，平(píng)台接入(rù)BMS和PCS數據(jù)，支持充放電配(pèi)置(zhì)策略，並(bìng)對(duì)電池管理係統(tǒng)提供(gōng)實(shí)時(shí)預警(jǐng)，根據(jù)其(qí)負(fù)荷(hé)特(tè)點，削(xiāo)峰填(tián)穀，充分使用新能(néng)源(yuán)，降(jiàng)低汙水(shuǐ)廠碳排(pái)放。

圖5 分布式(shì)光(guāng)伏電(diàn)站監測運(yùn)維(wéi)

2.5. 提(tí)升(shēng)主(zhǔ)要用(yòng)能(néng)設(shè)備能效(xiào)

汙水(shuǐ)處(chǔ)理廠中(zhōng)有著(zhuó)大量(liáng)的電(diàn)機(jī)，水(shuǐ)泵(bèng)，其中汙水提升泵(bèng)和鼓風曝氣能耗(hào)占據了工(gōng)藝(yì)能耗(hào)中的大(dà)多(duō)數(shù)，平(píng)台針對這(zhè)些(xiē)工藝設備進行監(jiān)測分析，工藝之(zhī)間(jiān)橫向(xiàng)比(bǐ)較(jiào)，尋(xún)找較(jiào)具(jù)調控潛力(lì)的用電設(shè)備，工(gōng)藝單元，幫助用戶(hù)發(fā)現(xiàn)其(qí)能效提升空間並提(tí)供(gōng)解決方案，找到較佳的運(yùn)行(háng)區(qū)域(yù)，顯著降(jiàng)低能源(yuán)消耗。

圖6 管網(wǎng)圖和能(néng)效(xiào)監測(cè)

2.6. 報(bào)警(jǐng)及時推(tuī)送(sòng)

平台提供(gōng)能源(yuán)報警(jǐng)功能(néng)，一旦發現跑冒(mào)滴漏(lòu)，能(néng)源消耗異常(cháng)，電參量異常(cháng)等(děng)情況，能(néng)提供多(duō)種方(fāng)式(shì)的報警，包(bāo)括但(dàn)不(bù)限(xiàn)於郵(yóu)件，短(duǎn)信(xìn)，釘釘推(tuī)送(sòng)等。

圖7 報警(jǐng)記錄(lù)與管理

2.7. 加強運(yùn)維管理(lǐ)

加(jiā)強(qiáng)巡視(shì)維護(hù)工作，及時發(fā)現(xiàn)或消(xiāo)滅設(shè)備(bèi)隱患(huàn)，提高供(gōng)電可(kě)靠性(xìng)。配置(zhì)重(zhòng)要(yào)設備(bèi)包(bāo)括(kuò)變壓器(qì)，電(diàn)氣(qì)櫃，高(gāo)壓電纜，空調主(zhǔ)機(jī)，水泵，鼓風機等設(shè)備(bèi)信(xìn)息，配(pèi)置(zhì)二(èr)維碼，快(kuài)速在移動(dòng)端獲取(qǔ)設(shè)備(bèi)信息(xī)，設備維修歷史記錄(lù)以(yǐ)及(jí)解決問(wèn)題(tí)的常用辦法。

圖8 設(shè)備運(yùn)維(wéi)檔案

2.8. 典(diǎn)型硬(yìng)件(jiàn)

三(sān)，結(jié)語(yǔ) 

隨著(zhuó)汙水(shuǐ)處(chǔ)理廠的(dí)不(bù)斷擴(kuò)建，運(yùn)行(háng)費用的(dí)持續上(shàng)升(shēng)，能源消(xiāo)耗(hào)不斷增加(jiā)，通(tōng)過合(hé)理(lǐ)運用(yòng)能源管理(lǐ)平台，利(lì)用的大(dà)數(shù)據，雲(yún)計算(suàn)等(děng)互聯(lián)網(wǎng)技術，能(néng)夠(gòu)提高汙(wū)水廠的供(gōng)電(diàn)可(kě)靠性(xìng)，找到(dào)節能降耗的實際(jì)方(fāng)案，深(shēn)入能(néng)耗分析，發掘節能(néng)潛力，為(wéi)管理者提供(gōng)準確化的(dí)管(guǎn)理手段，提高(gāo)汙(wū)水處(chǔ)理廠(chǎng)的(dí)能耗(hào)管(guǎn)理(lǐ)水(shuǐ)平(píng)。

參考(kǎo)文(wén)獻

[1] 盧嘉錫.城(chéng)市(shì)汙(wū)水(shuǐ)處理(lǐ)廠的(dí)能(néng)耗(hào)分析(xī)及節能(néng)降(jiàng)耗措施[J].低碳世(shì)界(jiè).2018年08期(qī)

[2] 馬培.對(duì)城市(shì)汙水(shuǐ)處(chǔ)理(lǐ)廠(chǎng)能耗分(fēn)析(xī)與(yǔ)節(jié)能(néng)降(jiàng)耗途(tú)徑探(tàn)討(tǎo)[J].城市建設(shè)理(lǐ)論研究(jiū)(電子(zǐ)版).2018年06期