變頻控制柜在某污水處理廠的應用

    城市生活污水處理自200年前工業(yè)革命以來，越來越受到人們的重視。城市污水處理率已成為一個地區(qū)文明與否的一個重要標志。近200年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡單的一級處理發(fā)展到利用各種先進技術(shù)、深度處理污水，并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工藝）等多種工藝，以達到不同的出水要求。我國城市污水處理相對于國外發(fā)達國家、起步較晚，目前城市污水處理率只有6.7%。在我們大力引起國外先進技術(shù)、設備和經(jīng)驗的同時，必須結(jié)合我國發(fā)展，尤其是當?shù)貙嶋H情況，探索適合我國實際的城市污水處理系統(tǒng)。

 結(jié)合我國實際情況，參考國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，建設城市污水處理廠應符以下幾個發(fā)展方向：
1 總投資省。我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴格控制總投資對國民經(jīng)濟大有益處。
2 運行費用低。運行費用是污水處理廠能否正常運行的重要因素，是評判一套工藝優(yōu)劣的主要指標之一。
3 占地省。我國人口眾多，人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國許多城市發(fā)展和規(guī)劃的一個重要因素。
4 脫氮除磷效果。隨著我國大面積水體環(huán)境的富營養(yǎng)化，污水的脫氮除磷已經(jīng)成為一個迫切的問題。我國最新實施的國家《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）也明確規(guī)定了適用于所有排污單位，非常嚴格地規(guī)定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準。這就意味著今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。
5 現(xiàn)代先進技術(shù)與環(huán)保工程的有機結(jié)合。現(xiàn)代先進技術(shù)，尤其是計算機技術(shù)和自控系統(tǒng)設備的出現(xiàn)和完善，為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前，國外發(fā)達國家的污水處理廠大都采用先進的計算機管理和自控系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定的合格出水，而我國在這方面還比較落后。計算機控制和管理也必將是我國城市污水處理廠發(fā)展的方向。

二、污水處理工藝及變頻改造可行性變與頻節(jié)能原理
1 原污水處理系統(tǒng)工藝
      為了選擇出工藝上最可靠，投資上最經(jīng)濟，管理上最方便的城市污水處理系統(tǒng)，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，我們調(diào)研了國內(nèi)外污水處理廠的成熟經(jīng)驗和發(fā)展趨勢，并進行了比較。 目前，國內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級處理和二級處理。
    a 一級處理是采用物理方法：主要通過格柵攔截、沉淀等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。這一處理工藝國內(nèi)外都已成熟，差別不大。
    b 二級處理則是采用生化方法：主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中的懸浮性，溶解性有機物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽。目前，這一處理工藝有多種方法，歸結(jié)起來，有代表性的工藝主要有傳統(tǒng)活性污泥、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(nèi)外都有實際應用。
      c 曝氣機和潛水泵是污水處理的核心設備，也是主要的運行耗能設備。污水處理廠曝氣機的鼓風機是全天候運轉(zhuǎn)的，曝氣機的主要作用就是向待處理污水中通入空氣，空氣中的氧融解在污水中，污水處理好壞在溶解氧部分,溶解氧濃度對處理結(jié)果有很大影響，溶解氧濃度太低，污水不能達標；溶解濃度太高，不僅浪費電能還可能使活性污泥上浮使出水也不能達標。溶解氧濃度主要靠鼓風機通入的風量來調(diào)節(jié)。
    d 目前大部分鼓風機的風量調(diào)節(jié)是靠進風門及出風門來調(diào)節(jié)的，對鼓風機電機不做速度調(diào)節(jié)，此種調(diào)節(jié)方式節(jié)能有限，在不同的污水量及處理工藝的不同階段，隨然需要的風量不一樣，但鼓風機電機消耗的電能基本不變，造成極大的電能浪費。
    2 變頻改造的可行性
      隨著交流變頻調(diào)速的日益普及，變頻器補廣泛應用于各行各業(yè)當中。曝氣機的鼓風機加裝變頻器，鼓風機變頻控制后，能隨時根據(jù)污水量、污水處理的不同工藝階段所需的風量來調(diào)節(jié)鼓風機轉(zhuǎn)速，從而控制供風理，最終將曝氣池溶解氧的濃度控制在污水處理工藝所需值。
變頻調(diào)速能是一項節(jié)電環(huán)保的技術(shù)，污水廠設備一般全天候運行，經(jīng)過變頻改造后節(jié)能效果可觀，運行穩(wěn)定可靠，操作方便，能真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。
3 變頻節(jié)能原理
    隨著科技的不斷發(fā)展，交流電機調(diào)速技術(shù)被廣泛采用。通過新一代全控型電子元件，用變頻器改變交流電機的轉(zhuǎn)速方式來進行風機流量的控制，可以大幅度減少以往機械方式調(diào)控流量造成的能量損耗。

三、變頻改造方案
      根據(jù)原設備工況，考慮可靠性及配置的靈活性，采用一拖一方案，每臺鼓風機電機加裝一套變頻節(jié)能柜，保留原軟啟動裝置，作為變頻控制柜故障時的備用裝置，以保證生產(chǎn)的萬無一失。變頻控制柜內(nèi)含變頻器、切換接觸器、指示表、指示燈及按鈕開關(guān)等。
    五、用戶受益
1 高效節(jié)能運行，節(jié)能效果可觀，投資回報周期短變頻改造后，鼓風機可根據(jù)工藝需要來調(diào)節(jié)供風量，變頻調(diào)速后節(jié)約電能。
2 電機真正帶負載軟啟動，減少沖擊。使用變頻調(diào)節(jié)以后，由于使用了SPWM技術(shù)，實現(xiàn)了真正意義上的軟啟動和緩沖停機，從根本上消除了啟動電流對電動機及其它設備的危害，大大延長了設備的使用壽命。
    3 延長設備使用壽命。采用了變頻調(diào)節(jié)后，可以通過延長升、降速時間來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、單向閥、管路系統(tǒng)承受的應力大為減小，軸承的磨損也大大減輕，設備的工作壽命將大大延長。