探析能效管理平臺(tái)對(duì)城市污水處理廠污水處理工藝的改進(jìn)

關(guān)鍵詞：城市；污水處理廠；污水處理工藝；能*管理

0 引言

   城市污水處理廠是城市運(yùn)營(yíng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。隨著城市現(xiàn)代化進(jìn)程的加*，我國(guó)各種污水處理廠及其管理和控制系統(tǒng)逐漸成熟。所有與污水處理相關(guān)的技術(shù)都應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)，并已成為污水處理廠的主要技術(shù)。然而，由于污水處理的性質(zhì)，一些污水處理廠仍在改進(jìn)中，尚未充分利用實(shí)現(xiàn)其社會(huì)*益。因此，有必要對(duì)污水處理廠的運(yùn)行進(jìn)行有*管理，支持污水處理系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行，確保城市污水的有*管理，確保城市建設(shè)的順利進(jìn)行。

1 城市污水處理廠能耗分析

   盡管城市污水處理廠通常在環(huán)境保護(hù)方面發(fā)揮著積*作用，但數(shù)據(jù)分析表明，城市污水處理廠的建筑材料、運(yùn)營(yíng)人力和能源資源也會(huì)產(chǎn)生一些廢物。隨著城市污水處理廠數(shù)量的增加，現(xiàn)代設(shè)備和技術(shù)無(wú)法跟上的節(jié)能需求，這可能會(huì)導(dǎo)致更大的能源損失。從節(jié)能環(huán)保的角度，全*升級(jí)城市污水處理廠的技術(shù)，降低能耗，為社會(huì)服務(wù)。為此，開(kāi)展了一系列研究計(jì)劃，分析了數(shù)據(jù)，積*總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，已取得初步研究成果。城市污水處理廠的能耗分析是為了研究其發(fā)展是否符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求，從而提出科學(xué)合理的減排措施方案，這將有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的戰(zhàn)略目標(biāo)。

2 污水處理廠泥漿的發(fā)展現(xiàn)狀

  隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，城市生活污水處理的快速發(fā)展導(dǎo)致污泥處理衍生物的產(chǎn)量逐年大幅增加。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2014年我國(guó)干泥漿產(chǎn)量為8.134億噸。2020年，產(chǎn)量達(dá)到14.595億噸。自2014年以來(lái)，干泥產(chǎn)量增長(zhǎng)了10.23%。截至2020年，全國(guó)污水處理率已達(dá)到97.53%，但根據(jù)泥沙產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，我國(guó)的有*泥沙處理率仍然很低，大量污水處理廠通過(guò)直排或簡(jiǎn)單處理的方式處理污水。全國(guó)有*處理率遠(yuǎn)低于30%。

  此外，在城市污水處理過(guò)程中，污水中30%-50%的污染物富集在污泥中，污泥中含有*原微生物、寄生蟲(chóng)（卵)、有毒  化合物、重金屬，甚至某些成分。如果沒(méi)有穩(wěn)定的沉積物，無(wú)論未來(lái)以何種形式出現(xiàn)，大量沉積物中富集的污染物都會(huì)帶來(lái)二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。污泥是廢水處理的產(chǎn)物，殘留物、細(xì)*、無(wú)機(jī)顆粒、病原體、膠體和重金屬的復(fù)雜且易腐爛的混合物。沉積物中含有有益的  物、氮、磷和各種微量元素，以及致病微生物和重金屬等有毒有害物質(zhì)。

   如果沒(méi)有專*的處理，它將對(duì)環(huán)境、地下水等造成二次污染。它還可能對(duì)人類健康產(chǎn)生不利影響，同時(shí)還需要對(duì)沉積物中有益的  元素和微量元素進(jìn)行資源化利用。

3 污水處理的基本過(guò)程

   在廢水處理中，*一步是通過(guò)管道將污水輸送到污水處理廠，然后使用科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)備對(duì)污水進(jìn)行處理。目前，市場(chǎng)上大多數(shù)污水處理廠處理污水的方式大致相同。在整個(gè)過(guò)程中，使用格柵、沉砂池、 處理、曝氣池、二級(jí)沉淀池和氯氣進(jìn)行消*并排放到  水中。只有經(jīng)過(guò)這些處理階段，污水才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，并排放到自然水體的環(huán)境中。在這個(gè)過(guò)程中，能源消耗仍然相對(duì)較高，尤其是在污水處理的運(yùn)輸過(guò)程中，這需要大量的時(shí)間和精力。這導(dǎo)致污水處理廠在保護(hù)水資源的同時(shí)消耗資源，因此需要節(jié)能降耗。在節(jié)能方面，污水處理廠應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)和升級(jí)。

4 城市污水處理對(duì)環(huán)境的影響

4.1 提高水循環(huán)利用率

   城市污水處理中*重要的實(shí)際工作是通過(guò)各種技術(shù)手段回收水資源。通過(guò)有*的污水處理方法進(jìn)行有*的污水處理，可以充分提高水資源循環(huán)利用的*率。就我國(guó)目前的情況來(lái)看，由于人口眾多，各地區(qū)水資源分布不均，水資源相對(duì)稀*。同時(shí)，工業(yè)在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中排放到環(huán)境中的污水對(duì)水資源造成了一定程度的污染，使缺水現(xiàn)象更加明顯。當(dāng)前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平不斷提高。為了滿足人們?cè)谌粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的用水需求，人們?cè)絹?lái)越重視污水處理和水資源回收利用。

4.2 成功有*地實(shí)施環(huán)境保護(hù)工作

  以城市污水處理工作為重*，一方面滿足城市發(fā)展和人民生活的需要，另一方面是環(huán)境保護(hù)工程的重要組成部分。我國(guó)提出綠色發(fā)展理念后，節(jié)能環(huán)保意識(shí)  到城市規(guī)劃的各個(gè)方面，*大地推動(dòng)了我國(guó)環(huán)保工程的進(jìn)步。環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目是基于保護(hù)環(huán)境和污染的有*方法。城市污水是造成環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)字?，因此城市污水處理?率直接影響城市的整體發(fā)展進(jìn)程和環(huán)境質(zhì)量。因此，加強(qiáng)城市污水處理不僅是一個(gè)單獨(dú)的環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，也是一個(gè)利用垃圾處理和大氣保護(hù)來(lái)保護(hù)城市的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，為城市居民提供良好的生活環(huán)境，并進(jìn)一步完善環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目。

5 能*管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能*管理平臺(tái)

       安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計(jì)算到能*管理平臺(tái)的產(chǎn)品 體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能*管理平臺(tái)通過(guò)在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝保護(hù)、監(jiān)測(cè)、分析、治理裝置，用于監(jiān)測(cè)污水廠能耗總量和能耗強(qiáng)度，重*監(jiān)測(cè)主要用能設(shè)備能*，保護(hù)污水廠運(yùn)行安*可靠，提高污水廠能*，為污水處理的能*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*管理平臺(tái)

5.1 保障供電可靠性

      對(duì)污水廠配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級(jí)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(duì)0.4kV配置多功能計(jì)量?jī)x表，用于監(jiān)測(cè)各回路的電氣參數(shù)和用能情況，可實(shí)時(shí)監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜、變壓器微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置、發(fā)電機(jī)控制柜、ATS/STS、UPS，包括遙控、遙信、遙測(cè)、遙調(diào)、事故報(bào)警及記錄等。

      污水廠存在大量的非線性負(fù)載，通過(guò)監(jiān)測(cè)其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動(dòng)、閃變和容忍度指標(biāo)分析其電能質(zhì)量，并配置對(duì)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*管理平臺(tái)主接線圖

5.2.建立能源計(jì)量體系

       AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能*管理平臺(tái)通過(guò)搭建計(jì)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(guò)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(jì)算產(chǎn)品單耗、單位面積能耗或萬(wàn)元產(chǎn)值能耗，從而計(jì)算出能耗總量和單位能耗。

圖3 能源流向圖

5.3.數(shù)據(jù)集抄并實(shí)時(shí)計(jì)量

       AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能*管理平臺(tái)提供自定義時(shí)間抄表功能，可以在任意時(shí)間，任意地點(diǎn)，完成對(duì)企業(yè)的三級(jí)計(jì)量體系數(shù)據(jù)閱覽，減少了人工投入。同時(shí)各類保護(hù)、儀表主動(dòng)定時(shí)上傳數(shù)據(jù)，保證了能源時(shí)*性，為其節(jié)能降耗，提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

圖4 數(shù)據(jù)集抄報(bào)表

5.4. 優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)

       AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能*管理平臺(tái)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(cè)和發(fā)電日/月/年/累計(jì)收益和減排分析，支持自發(fā)自用、余電上網(wǎng)。在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，平臺(tái)接入BMS和PCS數(shù)據(jù)，支持充放電配置策略，并對(duì)電池管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)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(cè)運(yùn)維

5.5. 提升主要用能設(shè)備能*

       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(tái)針對(duì)這些工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，工藝之間橫向比較，尋找具調(diào)控潛力的用電設(shè)備、工藝單元，幫助用戶發(fā)現(xiàn)其能*提升空間并提供解決方案，找到運(yùn)行區(qū)域，顯著降低能源消耗

圖6 管網(wǎng)圖和能*監(jiān)測(cè)

5.6. 報(bào)警及時(shí)推送

       平臺(tái)提供能源報(bào)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(bào)警，包括但不限于郵件、短信、釘釘推送等。

圖7 報(bào)警記錄與管理

5.7. 加強(qiáng)運(yùn)維管理

       加強(qiáng)巡視維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)或消*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(dòng)端獲取設(shè)備信息、設(shè)備維修歷史記錄以及解決問(wèn)題的常用辦法。

       故障預(yù)判和快速診斷功能將以往出現(xiàn)問(wèn)題再采取措施的被動(dòng)檢修維護(hù)政為主動(dòng)出擊、防患于未然的主動(dòng)運(yùn)維模式。既可以使運(yùn)維管理工作更從容。還大大提高系統(tǒng)的安*性和可靠性。

圖8 設(shè)備運(yùn)維檔案

5.8. 典型硬件

6 結(jié)語(yǔ)

總之，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有城市污水處理工藝的分析研究，可以發(fā)現(xiàn)這些技術(shù)在應(yīng)用中的一些不足。為了有*地解決污水問(wèn)題，有必要加強(qiáng)管理。地方應(yīng)制定適當(dāng)?shù)姆煞ㄒ?guī)，為各項(xiàng)工作提供行政支持。污水處理廠還可以綜合應(yīng)用各種技術(shù)，建立和完善配套設(shè)施，確保處理工藝*果得到充分實(shí)現(xiàn)。通過(guò)合理運(yùn)用能源管理平臺(tái)，利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高污水廠數(shù)字化程度，能夠提高污水廠的供電可靠性，實(shí)現(xiàn)高*運(yùn)維和少人值守，找到節(jié)能降耗的實(shí)際方案，為管理者提供管理手段，降低污水廠的運(yùn)營(yíng)成本，促*污水廠的提質(zhì)增*。污水處理廠還應(yīng)根據(jù)城市發(fā)展特點(diǎn)和污水處理要求，建立有針對(duì)性的污水處理系統(tǒng)，以促*污水處理工作的可持續(xù)發(fā)展。

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