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能效管理平臺在污水處理廠中的應用

日期:2024-12-23 17:38
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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 年有效緩解我國城鎮(zhèn)污水收集處理設施發(fā)展不平衡不充分的矛盾,系統(tǒng)推動補短板強弱項,提升污水收集處理效能,加快推進污水資源化利用,提高設施運行維護水平?!笆奈濉逼陂g,新建、改建和擴建再生水生產能力不少于1500 萬立方米/日。大量污水處理廠的建設,降低了污染物的排放,改善了水環(huán)境,同時污水處理是高能耗產業(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行能源管理達到節(jié)能降耗的目的。
李婧婧
(安科瑞電氣股份有限公司,上海嘉定 201801)
 
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 年有效緩解我國城鎮(zhèn)污水收集處理設施發(fā)展不平衡不充分的矛盾,系統(tǒng)推動補短板強弱項,提升污水收集處理效能,加快推進污水資源化利用,提高設施運行維護水平?!笆奈濉逼陂g,新建、改建和擴建再生水生產能力不少于1500 萬立方米/日。大量污水處理廠的建設,降低了污染物的排放,改善了水環(huán)境,同時污水處理是高能耗產業(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行能源管理達到節(jié)能降耗的目的。
關鍵詞:污水廠、水環(huán)境、能源管理、節(jié)能降耗
一、污水廠配電結構和處理工藝
1.1.配電結構
      污水廠設備要求供電可靠性,一般不允許停電,中斷供電將造成重大的經濟損失,因污水廠供電負荷等級為二級,應采用兩路電源供電,同時為保證電源可靠性,備用一臺柴油發(fā)電機,至少滿足廠內應急通風換氣、消防、應急照明等用電。
1.2. 污水處理工藝
      國內的污水處理工藝大概有30種,常見的氧化溝、A/A/O、A/O、SBR,處理流程包括粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、精細格柵、AAO生物池、MBR膜池及膜設備間紫外線**渠、回用水池及回用水泵房、鼓風機房、儲泥池及污泥脫水車間等,復雜的處理工藝提升了運維和管理的難度。
1.3. 能耗分布
       污水處理廠的能耗成本主要為電能、**、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,經過對城鎮(zhèn)污水處理廠能耗狀況及其影響因素進行分析,結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??傮w上看,我國在污水處理中的節(jié)能降耗、優(yōu)化運營方面起步晚,還存在很大的節(jié)能降耗空間,而電能的消耗污水提升泵、鼓風曝氣和污泥處理環(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和發(fā)展,同時為了響應雙碳戰(zhàn)略,需要探索一種科學的能源管理措施來促進節(jié)能降耗的完成。
二、能效管理解決方案--AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺
        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品生態(tài)體系,AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節(jié)點安裝保護、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度,重點監(jiān)測主要用能設備能效,保護污水廠運行**可靠,提高污水廠能效,為污水處理的能效管理提供科學、精細的解決方案。
圖1 AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺
2.1.保障供電可靠性
       對污水廠配電系統(tǒng)中35kV、10kV電壓等級配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監(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和用能情況,可實時監(jiān)控高低壓供配電系統(tǒng)開關柜、變壓器微機保護測控裝置、發(fā)電機控制柜、ATS/STS、UPS,包括遙控、遙信、遙測、遙調、事故報警及記錄等。
污水廠存在大量的非線性負載,通過監(jiān)測其配電系統(tǒng)的諧波畸變、電壓波動、閃變和容忍度指標分析其電能質量,并配置對應的電能質量治理措施進一步提高供電可靠性。
圖2  AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺主接線圖
2.2.建立能源計量體系
       AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過搭建計量體系,采集污水處理廠能源數據,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,并且可細化到樓層、車間、產線、班組、工序,計算產品單耗、單位面積能耗或萬元產值能耗,從而計算出能耗總量和單位能耗。
圖3 能源流向圖
 
 
2.3.數據集抄并實時計量
       AcrelEMS-SW智慧水務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,完成對企業(yè)的三級計量體系數據閱覽,減少了人工投入。同時各類保護、儀表主動定時上傳數據,保證了能源時效性,為其節(jié)能降耗,提供了基礎數據支撐。
圖4 數據集抄報表
2.4. 優(yōu)化能源結構
         AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺支持接入分布式光伏電站以及風力發(fā)電站,為企業(yè)提供分布式電站運行監(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。在儲能環(huán)節(jié),平臺接入BMS和PCS數據,支持充放電配置策略,并對電池管理系統(tǒng)提供實時預警,根據其負荷特點,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)測運維
2.5. 提升主要用能設備能效
       污水處理廠中有著大量的電機、水泵,其中污水提升泵和鼓風曝氣能耗占據了工藝能耗中的大多數,平臺針對這些工藝設備進行監(jiān)測分析,工藝之間橫向比較,尋找調控潛力的用電設備、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,找到運行區(qū)域,顯著降低能源消耗。
圖6 管網圖和能效監(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. 加強運維管理
      加強巡視維護工作,及時發(fā)現(xiàn)或消除設備隱患,提高供電可靠性。配置重要設備包括變壓器、電氣柜、高壓電纜、空調主機、水泵、鼓風機等設備信息,配置二維碼,快速在移動端獲取設備信息、設備維修歷史記錄以及解決問題的常用辦法。
圖8 設備運維檔案
 
2.8. 典型硬件
 
三、結語
       隨著污水處理廠的不斷擴建,運行費用的持續(xù)上升,能源消耗不斷增加,通過合理運用能源管理平臺,利用先進的大數據、云計算等互聯(lián)網技術,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
[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].城市建設理論研究(電子版).2018年06期
安科瑞電氣股份有限公司 

滬公網安備 31011402005091號

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