关于城市生活污水处理厂电气设计的研究思考

郑恒军 曹政柳

摘 要：随着城市化进程的不断加速，我国国民经济也得到了快速的发展，但随之而来的是城市环境污染问题。城市环境污染中最为严重的水资源污染已经成为了当前急需解决的重要问题。文章主要对城市污水处理厂电气设计进行了分析和研究，希望能为我国的生活污水处理提供有益的建议。

关键词：城市；生活污水；处理厂；电气设计

前言

兴建污水处理厂是防止水污染最有效和彻底的措施之一，将污水进行处理后，排放到环境中或进行二次利用。污水处理厂的规模数量越来越大，数量越来越多，若中断供电，停止供水或排水，将造成重大损失，给城市生活带来严重的影响。因此，合理的供配电系统设计是保证污水处理厂正常运行的必要前提。

1 城市污水处理厂电气设计

1.1 水处理厂电气设备特点及设计原则

污水处理厂工艺及设备性能要求供电可靠，一般不允许停电。污水处理厂供电系统应按二级负荷标准实施。污水处理厂中的主要电气设备包括以下两类：（1）罗茨鼓风机等中压大功率设备，采用中压供电方式；（2）格栅机、潜污泵、电动阀门等低压设备，一般采用按流程分区供电方式。针对以上特点，污水处理厂的供配电系统设计应遵循以下原则：a.从供电的可靠性，污水厂供电一般采用两路电源。b.根据不同设备的功率大小及电压等级，合理配置变配电室，优化负荷组合，减少供电长度，节约电力设备成本。根据当地电力部门要求，合理配置无功补偿装置。c.根据设备需要，选择合适的启动方式，并兼顾对整个系统及周围设备的影响。d.考虑周围环境及气候影响。安装防雷设备，选用合理的接地方式。

1.2 变配电所地址选择

污水处理厂的电气设计以10kV终端杆为分界点，终端杆以下部分属设计范围内，终端杆以上部分（电源外线）不属于业务范围。

在选择10kV变电所地址时应根据周边的环境和用电负荷情况等进行综合考虑。（1）接近负荷中心；（2）接近电源侧；（3）进出线方便；（4）运输设备方便；（5）不应设置在有剧烈震动或高温的场所。

污水处理厂用电负荷比较集中的一般为出水泵房、提升泵房、综合设备间臭氧发生间等处；在设置变电所位置时还应充分考虑厂区工艺流程及总图布置。合理的设置变电所的位置，可以有效地节能，节约污水厂中的电缆敷设成本。

1.3 供配电系统设计

以某一城市生活污水处理厂为例，规划污水处理能力8万m3/d，设备包括污水提升泵、厌氧池水下搅拌机、缺氧池水下搅拌机、好氧池水下搅拌机、罗茨鼓风机、污泥回流泵、PLC电源等为二级负荷。由市电引入两路10kV电源，采用单母线分段结线，中间设母联开关（不自投）。由1000kVA的干式变压器供电，一用一备，负载率控制在75%左右。正常工作时，母联开关合闸。当0.4kV低压配电系统的一台变压器发生故障或检修时，由系统内另一台变压器承担全部负荷的100%运行。对于重要负荷分别从两段母线各引出一回供电。按照靠近负荷中心的原则，将变配电房布置在离粗格栅及提升泵房和鼓风机房等用电功率比较大的设备房比较近的位置，以降低配电线路的电能损耗。

1.4 配电安全设置

首先在落地配电箱的底部应适当地进行抬高，高出的部分应高于地面50mm，室外的话则不能低于200mm。同时应在起底座周围采取封闭措施，避免老鼠或者其他的动物等进入到箱体内。其次，配电室内相邻的两段母线，其中的任何一条母线有一级负荷时，相邻的两端母线则应该采取相应的防火措施，避免造成不必要的安全问题。当高压及低压配电设备在同一室内的情况下，如果两者间的一侧柜有漏出的母线，那么两者之间的净距离就一定要控制在两米以上。

1.5 电缆敷设

在建筑物内采用电缆沟及电缆桥架敷设，且控制电缆与动力电缆要求分层分侧布置。当电缆穿管敷设时，可以考虑多埋一些备用管，为日后线路维护和增容等做准备；电缆数量较少，线径较小的情况下，可以采用电缆手井（电缆在六根及以下可不设电缆井）；电缆较多，线径较大的情况下，需要考虑设置电缆人井。在厂区宜采用电缆沟、直埋及电缆桥架敷设电缆。从变配电室引出至室外，在土建时预留好相应尺寸的孔位，可减少不必要的二次穿墙工作，提高施工的效率。

在设计布置室外电缆沟时须与给排水专业密切配合，注意避开主要的给排水管线。同时需注意室外电缆沟内的排水问题，应在电缆沟内每隔60m左右设置一个600mm×600mm×800mm的电缆井。

1.6 主要设备选择

设备选择是电气设计中的重点内容，应当尽量选择先进、可靠的设备，同时也应注意结构上的经济性和实用性。10kV高压开关柜，可以使用中置式金属铠装移开式高压开关柜。主开关则采用真空断路器，操作电源使用DC220V。这种设备有着可靠性高和操作简单等优点。变压器的选择可以使用干式变压器，接线方式采用D.Yn11结线组别，这种变压器工作比较稳定，效率高，同时机械性能也较好，有着低噪音等优质的特点。

2 城市生活污水处理厂自控设计

2.1 集水池

在进行集水池设计中首先应在粗格栅栏中设置液位，同时在封闭的栅栏间内设置硫化氢的检测设备[3]。对格栅除污机和输送机等进行严密的监控。

2.2 进水泵房

在进水泵房设计中，首先在进水井内应设置超声波液位仪，以测量的标准来作为进水泵的控制依据。同时泵出水管应设电磁流量计，以此作为污水处理厂的处理量计算依据。

2.3 沉砂池

沉砂池设置中，细格栅池内应设置超声波液位差计，液位值用来做沉砂池的控制参数，控制细格栅的清污动作。此外，出水井内应设置固体悬浮物检测系设备，电动闸门也阀门等设备应设置监控。

2.4 污泥消化池

在进泥管设置中应放置电磁流量计、温度变送器等，同时在池顶应设置雷达液位计，气相压力变送器。中部设置温度变送器以及产气管的沼气流量计。此外，应设置搅拌机和污泥泵等监视和控制。

2.5 储泥池

储泥池适宜设置以下几种监视和控制点，首先设置分体式超声波泥位机，根据泥位的储备量和泥泵的运行状态来进行控制储泥池的进泥量和排泥量。同时应设有搅拌机和泥泵监视等来进行控制。

3 结束语

随着我国的城市化进程不断加快，环境污染也越来越严重，污水处理厂的开设将有效地减少污水对环境所造成的污染，因此，应得到大力的发展。电气设计是城市污水处理厂当中的一部分，做好电气设计工作将有效促进城市污水治理工作的开展，净化城市环境，推动我国的可持续发展。

参考文献

[1]李文朴，赵永杰，王萧.浅谈城市污水处理厂运行机制和发展模式[J].河北建筑工程学院学报，2012，1（3）：52-55.

[2]李伟民，邓荣森，胡锋平，等.污水处理厂可行性研究报告评审标准的探讨[J].重庆建筑大学学报，2012，2（3）：12-16.

[3]冯生华.浅谈建设污水处理厂的五大问题[J].天津建设科技，2013，2（1）：60-62.

[4]李勇.污水处理厂与火电厂在“三废”处理上实现互补的可行性[J].中国给水排水，2011，1（12）：55-60.

作者简介：郑恒军（1987-），男，浙江省杭州人，工作单位：中国市政工程中南设计研究总院有限公司，研究方向：电气设计。