摘要：在化工污水处理设施的运行过程中，由于控制系统对主要工艺参数难以准确感知和预测，无法有效建立出水质量指标和设备运行参数间的关联，导致鼓风机等设备的调控不够精准，不仅浪费能源，还增加了化工厂不必要的生产成本，而且不利于保持出水水质的稳定性。本文基于对当前化工污水处理节能问题的阐释，分析了在活性污泥处理法这一典型处理工艺流程中的节能途径，并且探讨了如何通过改进提升泵等机电设备的控制模式来有效降低污水处理能耗并保持出水水质的稳定性。
关键词：化工厂;污水处理;节能
引言
随着现代社会经济的快速发展及国家城镇化发展的趋势，化工厂在城市及城镇建设中起到了举足轻重的作用。在化工厂的建设中，安全、稳定的供配电为水厂中设备的正常运行提供了重要保障。根据国家规范要求化工厂负荷等级都属于二级负荷及以上，这对电气设计的要求比较高，必须保证供电可靠性，才能保证水厂安全、可靠、达标运行。但由于化工厂为能耗密集型项目，电能是化工厂的主要消耗能源，长期运行耗电量巨大，给化工厂造成很大的成本压力，所以有效合理的化工厂电气设计节能优化方案对降低运行成本、解决国家能源紧张尤为重要。
1污水处理的节能问题及相其影响
污水处理设施中存在水泵等多种大功率机电设备，在其运行过程中按照工艺路线设计完成污水提升等流程，控制着各个环节的来水水量、供氧量等工艺参数。理论上所有设备的运行都应以保障出水水质达标且实现处理效率最大化为原则，精确控制水泵和鼓风机等主要设备的转速、流量等参数，从而以最低成本完成污水处理。但由于污染物组分与浓度、生化反应速度都具有极大的不确定性，因而无法基于时间、流量等参数的计量保障设备运行处于最佳状态。所以，目前污水处理设施的运行有比较大的节能空间，但受制于控制技术水平，无法有效改变目前设备能耗偏高的问题;而这一方面导致污水处理的处理效率较低而成本偏高，影响了社会资本对进入这一领域的兴趣，不利于提升化工污水处理能力;另一方面，由于无法精准调控污水处理工艺参数，还影响了出水水质的稳定性，不利于精确控制各项指标和实现循环利用。
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2化工厂污水处理节能技术
2.1电气设备选型的节能优化
从节能的角度考虑，化工厂可进行优化的电气设备，主要有两类，变压器和电动机，这两类电气设备的选择合理与否直接影响设备节能优化的优良。首先分析一下变压器的选择，变压器是化工厂中主要电气设备，其选择过程中首先要进行全厂的负荷计算，依据规范要求的负荷率并通过负荷计算数据合理选择变压器的容量，以避免容量选择过大而产生的投资浪费及能耗浪费。变压器选择应符合国家标准《三相配电变压器能效限定值及能效等级》规定的1级能效等级标准的变压器。其次选择高效节能的电动机，电动机的损耗会随着极数的不同，功率大小而变化。化工厂电动机主要为风机和水泵，在各个不同工艺单体内，都有着少则几台，多则几十台的电动机，故电动机耗电量约占污水厂总耗电量的90%，所以选择节能高效、低损耗的电动机对化工厂节能优化尤为重要。
2.2曝气系统节能措施
我国化工厂在降解污水中有机物时，主要采用的工艺是好氧处理工艺，以曝气方法为污水混合液供氧，能够确保污水中有机物、微生物间接触良好，降解其中的有机物。曝气系统耗电量大，需做好其节能工作。首先需合理确定曝气系统规模，以时高峰或者日高峰需氧量设计，曝气系统运行中采用合理措施控制，使其在氧气不足下活性污泥可正常运行，不会在太大程度上影响水质。其次要综合考虑供氧能力、调节能力，选择合适的曝气设备，曝气系统曝气效率优劣与设备设计规模、可调节性，因此具体设计中需考虑到供氧能力、调节能力，来合理选择曝气设备。最后要控制好风量，借助气阀调节控制化工厂风量，采用变频调速系统对风量实现自动控制。此外，设计反应器结构时，要将其结合氧传递规律。
2.3选用节能优化控制方法，建立人才体系
有许多人对污水处理设备节能优化进行了理论上的研究，如中国科学院的杨国勇、东北大学的冯峰峰等人提出一种撤除液压系统，避免二次能从机械能直接生成为液压能再生成为机械能的设计方案。运用数个驱动马达执行器完成指定的工作动作，每个独立的驱动马达的动力由动力电池组供给。但是，由于系统中驱动电机的数量过多，该技术方案暂时未能处理好系统间的平衡，目前处于理论设计阶段，还没投入使用。在当代的工业环境中，应当鼓励并且吸引更多的人才从事工业产业的污水处理设备优化建设，并且在公司内部建立长效的人才培养体系，从企业内部出发，以污水处理设备优化为背景，在污水处理设备优化成本控制的各项实践中探索发展路径，并且构建更为优良的企业工作氛围和环境，带动企业内部的员工积极工作，促进污水处理设备优化更专业高效。
2.4改进自动化控制系统
目前多数污水处理设施的自动化控制系统都是基于单一目标调节设备运行，通过实时监测池底溶解氧浓度控制鼓风机的转速，以保障出水水质达标。所以当污水处理系统的负荷出现波动时，会出现短时间的氧气不足或过量的问题，影响污泥活性或污水处理效率，而且不利于设备节能。而通过在曝气池的进水、出水口以及中部增加传感器，采集多组混合液的硝态氮、悬浮固体和溶解氧浓度的数据，可以基于控制系统软件运行更准确的评估生化反应情况，从而提高曝气池中各种设备的控制精度和降低能耗。
2.5照明系统的节能优化
化工厂照明系统设计的节能优化方案主要分为两方面：(1)合理选择高效节能光源。随着社会的发展科技的进步，光源也在更新换代中，目前主流节能绿色光源为LED，LED光源具有以下特点：首先是高节能，节约能源无污染即为环保。直流驱动，超低功耗电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。其次是寿命长，LED光源有人称它为长寿灯，意为永不熄灭的灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，使用寿命可达6万～10万h，比传统光源寿命长10倍以上。由此可见，选择绿色节能光源对于照明系统的节能优化尤为重要。(2)合理的照明控制。大型车间灯具数量多，需采取区域灯具控制方式，既便于巡检人员控制车间的照明状况，又能节省人力资源和节约电能。办公室等工作空间可采用一灯一控，从开关上节约电能。公共场所，如楼梯间、走廊、卫生间可采用声光控制的开关形式，可实现无人自动关灯，有人自动开灯的节能效果。厂区照明可采用光控时控相结合控制方式，从而实现人力资源和电能的节约。
结语
近年来我国的污水处理设备优化发展整体较为稳定，并且为国民经济的提升、基层群众的生活都做出了极大的贡献。同时，随着近年来工业产业生产系统发展和生活污水种类的增加，不同的污水处理设备采用不同的运行方式，其优化成本也是不同的。应当选择不同的污水处理设备节能优化控制方式，从行业领先技术和发展规划中获得先机，从而达到节能优化控制的目的。——论文作者：王建军
