一、概述

城市生活（huó）汙水處理自200年前工業革命以來，越來越受到人們的重（chóng）視（shì）。城（chéng）市汙水處理率已成為一個地區文明與否的一個重要標誌。近（jìn）200年來，城市汙水處理已從原始的自然處理、簡單的一（yī）級處（chù）理發展到利用各種先進技術、深度處（chù）理汙水，並回用。處理工藝也從傳統活性汙泥法、氧化溝工藝發展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工藝）等多種工（gōng）藝，以達到不同的（de）出水要求。我國城市汙水處理相對於（yú）國外發達國家、起步較晚，目前城市汙（wū）水處理率隻有（yǒu）6.7%。康卓科技在（zài）大力引進國外先進技術、設備和經驗的同時，結合我國發展，尤其是當地實際情況，探索適合我國實際的城市汙水處理係統。

 

 

結合我（wǒ）國實際情況，參考國外先進技（jì）術和經驗，我公司建設城市（shì）汙（wū）水處理廠主要有以下幾個發展方向：

1總投資省。                                                    

我國是一（yī）個發展（zhǎn）中國家，經濟發展所需資金非常龐大，因此嚴格控製總投資對國民經濟大有益處。

2運行費用低。                                                   

運行費用是（shì）汙水處理廠（chǎng）能否（fǒu）正（zhèng）常運（yùn）行（háng）的重要因素，是評判一套工藝優劣的主要指標之一。

3占地省。                                                     

 我國人口眾（zhòng）多，人均土地資源極（jí）其緊缺。土地資源是我國許多城市發展和規劃的（de）一個重要因素。

4脫（tuō）氮除磷效（xiào）果。                                                 

隨著我國大麵積水體環境的（de）富營養化，汙水的脫氮除磷已經成為一個（gè）迫切的問題。我國較新（xīn）實施的（de）國家《汙水綜合排放標（biāo）準（zhǔn）》（GB8978-1996）也明確（què）規定了適用（yòng）於所有排（pái）汙單位，非常嚴格地規定了磷酸鹽排（pái）放標準和氨（ān）氮排（pái）放標準（zhǔn）。這就（jiù）意味著今（jīn）後絕大多數城市（shì）汙水處理廠都（dōu）要考慮脫氮除磷（lín）的問題（tí）。

5現代先進（jìn）技術與環保工程的（de）有機結合。現代先進技術，尤其是計（jì）算機技術和自控係統設（shè）備（bèi）的出現（xiàn）和完（wán）善，為環保工程的發展提供了有力的支持（chí）。目前，國外發達國（guó）家的汙水處理廠大都采用先進的計算機管理和自控係統，保證了汙水處理廠的正常（cháng）運行和穩定（dìng）的合格出水，而我國在這方麵還比較落（luò）後。計算機控製和管理也必將是我國城市汙水處理廠發展的方向（xiàng）。

 

二、汙水處理（lǐ）工藝及變頻（pín）改造可（kě）行性變與頻節能原理

   1原汙水處理係（xì）統工藝                                            

為了選擇出工藝上較可靠，投資（zī）上較（jiào）經濟，管理上較方便的城市汙水處理係統，康卓科技在結合（hé）當地的實際情況，我們調研了國內外汙水處理廠的成熟經驗和發展趨勢（shì），並進行了比較。目前，國內外城市汙水處理廠處（chù）理工藝大都采用一級處理和二級處（chù）理。

a.一級（jí）處理是采用物（wù）理方法：                                    

主要通過格柵攔截、沉澱等手段去除廢水中大塊懸（xuán）浮物（wù）和砂粒等物質。這一處理工藝國內（nèi）外都已（yǐ）成熟，差別不大。

b.二級處理則是（shì）采用生（shēng）化方法：                                  

主要通過微生物的生命運動等手段來去（qù）除廢水（shuǐ）中的懸浮性，溶解性有機（jī）物以及氮、磷等營養鹽。目前，這一處理工藝（yì）有（yǒu）多種方法，歸結起來，有代表性的工藝主要有傳統活性汙（wū）泥、氧化溝、A/O或A2/O工藝、SBR及CCAS工藝等。目前，這幾種代表工藝在國內外都有實際應（yīng）用。

 

 

c.曝氣機（jī）和潛水泵是汙水處（chù）理的核心設備，也是主要的運（yùn）行耗（hào）能設備。汙水處理廠（chǎng）曝氣機的鼓風機是全天候運轉的，曝氣機的主要作用就是向待處理汙（wū）水中通入空氣，空氣中的氧融解在汙水中，汙水處理好壞在溶解氧部分,溶解氧（yǎng）濃（nóng）度（dù）對處理結果有很大影響，溶解氧濃度太低，汙水不能（néng）達標；溶解濃度太高，不僅浪費電能還可能使活性汙泥上浮使出水也（yě）不能達標。溶解（jiě）氧濃度主要靠鼓（gǔ）風機通入（rù）的風量來調（diào）節。

d.目前大（dà）部分鼓風機的風量調節是（shì）靠進風（fēng）門及出風門來調節的，對鼓風機電機不做速度（dù）調節，此（cǐ）種（zhǒng）調（diào）節方式節（jiē）能有限，在不同的汙水量及處理工藝的不同階段，隨然需要的風量（liàng）不一樣，但鼓風機電機消耗的電能（néng）基本不變，造（zào）成極大的電能浪（làng）費。

 

 

  2.變頻改造的可行性

隨著交流變頻調速的日（rì）益普及，變頻器補廣泛應用於各行各（gè）業當中。曝氣機的鼓風機加裝變頻器，鼓風機變頻控製後，能隨時根據汙水（shuǐ）量、汙水處理的不同工藝階段（duàn）所需（xū）的風量來調節（jiē）鼓風（fēng）機轉速，從而（ér）控製供風理，較終將曝氣（qì）池溶解氧的濃度控製在汙水處（chù）理工藝所需值。

變頻調速能是一項節電環保的技術，汙水廠（chǎng）設備一般全天候運行（háng），經過變頻改造後節能效（xiào）果可觀，運（yùn）行穩定可靠，操作方便（biàn），能真正實現節能環保的（de）目的。

 

   3.變頻節能原理（lǐ）

隨著科技的不斷發展，交流電機調速技術被廣泛采用（yòng）。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機的（de）轉速方式來進行風機流量的控製，可以大幅度減少以往機（jī）械方式（shì）調控流量造成的能（néng）量損耗（hào）。

圖2中:

 

 

曲線1和2表（biǎo）示調速（sù）時（shí）的壓力-流（liú）量曲線（xiàn）;                   

曲（qǔ）線3和4表示節流調節時管路阻力特性（xìng）曲線（xiàn）;               

曲線5表示恒（héng）速時功率-流量曲（qǔ）線;

設A點為風機較大工況點。當風量需從Q1減少到（dào）Q2時，如果采用節流調節法，工況（kuàng）點由A到B，風壓（yā）增加到H2，由圖中可（kě）看出軸功率P2下降，但減少的不太（tài）多。如果（guǒ）采用變頻調節方式，風機工況點由A到C，可見在滿足同（tóng）樣風量Q2情況下（xià），風壓H3將大幅度下降，功率P3隨著顯（xiǎn）著減少。節省的功率損耗△P＝△HQ2與圖中麵積BH2H3C成正比。

a由以上分析可知，變頻調節是一種高效的調節方式。                

鼓風（fēng）機采用變頻調節，不會產生附加壓力損失，節能效果（guǒ）顯著，調節風量範圍0％～100％，適合調節範（fàn）圍寬，且經常處（chù）於低負荷下（xià）運行的場合。但（dàn）是，當風機轉速（sù）下降，風量減小時，風壓將發（fā）生很大（dà）變化，由風機（jī）比（bǐ）例定律（lǜ）：

Q1/Q2＝(n1/n2)，H1/H2＝(n1/n2)2，P1/P2＝(n1/n2)3

可知:                                                       

當其轉（zhuǎn）速降低（dī）到原額定轉速的一半時，對應工況點的流量、壓（yā）力、軸功率各（gè）下降到原來的1/2、1/4、1/8，這就是變頻調節方式可以大幅度節（jiē）電的（de）原因。

① 假（jiǎ）設將（jiāng）水泵轉速降低10%（輸出頻（pín）率45Hz時）,則功率          P2=（0.9）×P1=0.73P1,節電（diàn）27%。                    

② 假設將水泵轉速降低20%（輸出頻率40Hz時）,則功率          P2=（0.8）3×P1=0.51P1,節（jiē）電49%。

 

b由於功率與轉速成三（sān）次方的關係，因此，轉速變化越大，功率的消耗將呈幾（jǐ）何級（jí）數減少。

 

c按照GB12497《三相異（yì）步電動機經濟運行》強製性（xìng）國家標準實施監督指南中的計算（suàn）公式進行節電分析，即：

風機、泵類，采用擋板調節流量對應電機輸入功率PL與流量Q 的係

 

             

式中：Pe－額定流量時電機輸入功率（lǜ）KW

QN－額定流量

 

 

式中：Ki為節電率、P1為節約（yuē）功（gōng）率

可（kě）使用上式估算改造為的節電量。根據原工況，對采用入口導葉的風機，在入口導葉小（xiǎo）角度開度節電（diàn）效果和變頻器相差不大，即開度為10%時與采用變頻控製節能效果相當不大可忽略不計。

 

4實際產生經濟價值及其（qí）估算                                         

a旁路（lù）開度為30%，流量為70%時節電率估算：                                          

1-（(0.7)3/0.45+0.55×(0.7)2）＝52%

b原工頻每月每台估算（suàn）用電量：                                   

 160×0.7×24×30＝80640 KWH

c變頻改造後每台（tái）每月節電（diàn）量：                                       

80640×52%＝41933 KWH

d變頻改造後每台每（měi）月節省（shěng）電費：                                

41933×0.8＝ 33546.4元

結論：

每套變頻節（jiē）能櫃報價（jià）：19.2萬無；投資回收周期：約 6 月

 

 

四、原設備運行工況（kuàng）

1.汙水處（chù）理（lǐ）中鼓風機（jī）工況                                          

鼓風機采用入口導葉、出口閥門（mén）、旁路放空閥調節（jiē）風量。工作時入口導葉開度為10%，入口（kǒu）進氣溫度為25.2度，壓力（lì）為0.1KPA；出口（kǒu）閥全開，出口溫度91.7度，壓力為60KPA；出口（kǒu）處旁（páng）路放空閥開度為30%。

2.啟動電流（liú）對電動機及設備的損害                                  

電動機（jī）采用降壓軟啟動啟動方式，這種方（fāng）式雖然能降低啟動電流對電動機的損害，但由於鼓風機慣性大，啟動力矩要求較（jiào）大，仍有高達額定電流2—3倍的（de）啟動電流，危害著電動機、水泵、單向閥、管路係（xì）統的使（shǐ）用壽命。

3.設備（bèi）運（yùn）行中的噪音、震動、水錘等問題                                           

 設備（bèi）在啟動、運行、停止的過程中，由於無法進（jìn）行及時有效的調節，會產生（shēng）嚴重的水錘、機械噪音增加、震動加（jiā）劇等現象，這些現象都具有極大的破壞性，會引起管道破裂或癟塌、損壞閥門和固定（dìng）件，並會增加（jiā）進線變壓（yā）器的負荷狀況。采用（yòng）了（le）變頻調節後，可以（yǐ）通過（guò）延長升、降速時間來（lái）延長起動或停機的過程，即使在運行過程中，也可以通過對工作頻率（lǜ）點的（de）選擇（zé），跳（tiào）過（guò）容易引起設備共震的工（gōng）作點，從而使水（shuǐ）泵葉片、單向閥、管路係統承受的應力大為減小，軸（zhóu）承的（de）磨損也大大減輕，設備的工作壽命將大大延長。

 

 

五、變頻改（gǎi）造方案                                                     

根據原設備工（gōng）況，考慮可靠性及配置（zhì）的靈活（huó）性（xìng），采用一拖一方案，每台鼓風機電機加（jiā）裝（zhuāng）一套變頻節能（néng）櫃，保留原軟啟動裝置，作為變頻控製櫃故障時的備用（yòng）裝置，以保證生產的萬無一失。變頻控製櫃內含變頻器、切換接觸器、指示表、指示燈及按鈕開關等（děng）。係統圖如下（xià）：

 

 

 六（liù）、用戶受益

1高效節能運（yùn）行，節能效果可觀，投資回報周期（qī）短                                              

變頻（pín）改造後，鼓風機可根據工藝需要來調節供風量，變頻（pín）調速後（hòu）節約電能。

2電機真正帶負載軟啟動（dòng），減少衝（chōng）擊。                                

使用變頻調節以（yǐ）後，由於使用了SPWM技術，實現了真正意義上的軟啟動和緩（huǎn）衝（chōng）停機，從根本上消除（chú）了啟動電流對電動機（jī）及其它設（shè）備的危害，大（dà）大（dà）延（yán）長了設（shè）備的使用壽命。

 

3延長設備使用壽命                                               

采用了變頻調節（jiē）後，可以通過延長升、降速時間來延（yán）長起動或（huò）停機的過程，即使在運行過程中，也可以通過對工作頻率點的選擇，跳過容易引起設備共震的工作點，從而使水泵葉片、單（dān）向（xiàng）閥、管路係統承受的應力大為減（jiǎn）小，軸承的磨損也大大（dà）減輕，設備的工作壽命將（jiāng）大大延長。