技改降低污水泵站電耗的實踐與探索
廣州開發(fā)區(qū)污水處理廠主要收集和處理廣州開發(fā)區(qū)西區(qū)的污水。由于區(qū)內(nèi)地勢平坦，無自然的地勢落差,為便于污水的收集，在9.6 km2的服務區(qū)域內(nèi)規(guī)劃了10個泵站(見圖1)。目前除1#，2＃泵站未建設(shè)，8＃泵站正在建設(shè)未投入使用外，其余泵站均已投入使用。由圖1可見，由于進廠污水多次提升，其中部分污水提升多達4次，使得污水的輸送成本較高。泵站設(shè)計不合理，增大了電耗量，使泵站污水輸送每m3電耗高達0.132 kW·h。
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圖1 進廠管網(wǎng)及污水提升泵站示意
該廠處理水量按首期3萬m3/d，二期6萬m3/d，三期9萬m3/d進行總體規(guī)劃。而目前污水廠的設(shè)計處理規(guī)模為3萬m3/d，實際進水水量僅為1.7萬～2.5萬m3/d，但直接進廠的泵站（3#，5#，7#）設(shè)計安裝的泵均按9萬m3/d配置。由表1可見，在首期日處理污水3萬m3情況下，原設(shè)計配置的3用1備或2用1備的泵，實際為1用3備或 1用2備，且1用的泵常處于時開時停的狀態(tài)，部分泵站甚至每小時僅開10 min。這樣不僅對設(shè)備的損壞大，而且對廠區(qū)的工藝易產(chǎn)生較大的水量、水質(zhì)沖擊負荷，增大泵站和廠區(qū)污水處理電能消耗。
表1 直接進廠泵站的原泵配置及泵的工作情況
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此外，由圖1可見，由于廠區(qū)未另設(shè)提升泵站，直接進廠的3#， 5#，7#泵站的管網(wǎng)通過廠區(qū)配水井而全部連通，形成了長達4 km的管網(wǎng)系統(tǒng)。這就會出現(xiàn)當1個泵站抽水而其余2個泵站未抽水時，抽水泵站的水將進入另兩個泵站的管網(wǎng)，從而降低了泵的實際抽水效率，增加了重復抽水的成本。
1 調(diào)整泵組
根據(jù)服務區(qū)用水計劃(在相當長時間內(nèi)，污水水量不會超過設(shè)計水量),以及各泵站的輸水水量不同的情況，在廠現(xiàn)有泵的范圍內(nèi)對各進廠泵站的泵進行調(diào)整。例如，5＃泵站的日輸水量為10000～15000 m3之間，則將原設(shè)計配置的4臺功率75 kW的泵改為1臺55 kW，2臺75 k W泵的配置；3#泵站的日輸水量為3000～5000 m3，將其泵的配置由原來的4臺75 kW的泵改為1臺22 kW，1臺55 kW；7#泵站的日輸水量為4000～5000 m3，其泵的配置由原來的3臺75 kW的泵改為1臺22 kW，1臺55 kW，通過重新調(diào)整主要泵站泵的配置，使泵站輸送每m3污水的電耗下降了8％左右。
2 改造泵的葉輪提高抽水效率
原有的75 kW，55 kW泵，其揚程分別為31 m，41 m，遠高于泵站至廠區(qū)的實際提升高度（約15 m），所以水泵在揚程方面浪費很大。也就是說，原泵的設(shè)計選型，與實際情況相差較大。當然，換泵是最簡便的辦法，但是全面換泵，需要大量的資金投入；利用現(xiàn)有的電機泵體，重新設(shè)計更換葉輪，也是一個好辦法，但是因為原泵為日本生產(chǎn)，加上改泵的品種多、數(shù)量少，目前還沒有聯(lián)系到廠家愿意承擔此任務（此項工作還在繼續(xù)做）。為此，采取了葉輪切削調(diào)節(jié)的方式對水泵進行改造。所謂葉輪切削調(diào)節(jié)即通過沿外徑車小水泵的葉輪，改變水泵的性能曲線，使之更接近實際所需的揚程及流量范圍，從而提高水泵的抽水效率。
根據(jù)葉輪切削的比例定律和地區(qū)的實際情況，并結(jié)合所需流量、揚程和消耗功率，通過詳細的理論計算，首先選取適當?shù)能囅鞅嚷剩缓筮M行了水泵葉輪切削試驗（見表2）。由表2可以看出，葉輪切削13%以后，水泵抽水效率提高了30%～40%。
表2 切削葉輪前后水泵效率測試
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3 泵站自動化改造
原有的泵站，采用的是簡單的繼電器-接觸器控制，完全靠人工控制，加上選泵過于保守，單臺泵的容量選得較大，且揚程選取太高，無法實現(xiàn)合理調(diào)度，形成對廠區(qū)水質(zhì)水量的沖擊負荷，電能消耗較大。為此，在泵站機械設(shè)備改造完后，即進行自動化改造，在每個泵站配置一臺PLC和一臺變頻器，通過水位測量儀檢測泵房水位值，調(diào)節(jié)水泵使用的頻率與開啟數(shù)量，保持水泵在最佳效率范圍內(nèi)運行，減少能耗，避免因頻繁啟動對設(shè)備帶來的損壞，實現(xiàn)了對廠區(qū)的均勻輸水，保證廠區(qū)的水處理工藝經(jīng)濟平穩(wěn)地運行，也避免了污水在管網(wǎng)的重復流動。此步改造完成后，輸水電耗在前面改造的基礎(chǔ)上又降低29.5%。
圖2為該廠泵站2000～2001年的實際電耗情況。由圖2可見，自2000年3月起到6月，通過對泵的合理調(diào)配和泵的葉輪改造，泵站的平均輸水電耗從改造前的0.132 kW·h/m3 下降到 0.105 kW·h/m3左右；從2001年1月起到4月，自動化改造完成后，輸水電耗又進一步下降到0.075 kW·h/m3左右 。
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圖2 2000～2001年泵站實際電耗情況
4 結(jié)語
廣州開發(fā)區(qū)污水處理廠針對泵站的設(shè)計過于超前、設(shè)計量過大而與實際使用差距較大造成泵站輸水電耗過高的情況，采取了多種改造措施。全部改造完成后，整個泵站實際輸水電耗比改造前降低了43.9 ％。
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