城市給排水行業(yè)節(jié)能降耗與反沖洗過濾器技術(shù)應(yīng)用
1 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用對(duì)給排水行業(yè)節(jié)能意義重大
1.1給排水系統(tǒng)運(yùn)行的隨機(jī)特性適合于采用自動(dòng)化技術(shù)節(jié)能
城市的用水量、排水量和排水水質(zhì)受多種因素的影響，是隨機(jī)變化的。針對(duì)這種特點(diǎn)，為了保證在“高峰”時(shí)的服務(wù)水平，城市給排水系統(tǒng)(包括處理廠及管網(wǎng))的工藝往往是依據(jù)靜態(tài)負(fù)載(按zui大能力)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而在運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)則是按動(dòng)態(tài)負(fù)載(即城市的實(shí)時(shí)需求)運(yùn)行的。可見，系統(tǒng)通常并不是運(yùn)行在zui大能力的工況下。這就會(huì)導(dǎo)致“低峰”生產(chǎn)能力過剩，在“高峰”時(shí)生產(chǎn)能力又不足。為了減少避免產(chǎn)能不足的情況發(fā)生，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作時(shí)往往會(huì)采取足夠甚至是過量的“調(diào)節(jié)和保障”措施，如：設(shè)計(jì)時(shí)加大調(diào)節(jié)水池和藥劑倉儲(chǔ)，運(yùn)行時(shí)機(jī)械式地定時(shí)洗池、過量投加藥劑和過量配備操作人員等。顯然，這除了導(dǎo)致初次投資的浪費(fèi)以外，還造成運(yùn)行能耗的增加。
對(duì)城市給排水系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)施自動(dòng)控制，從不監(jiān)測或人工監(jiān)測變?yōu)樵诰€監(jiān)測；從人工操作到半自動(dòng)或全自動(dòng)操作；從藥劑和能源的定量或不受控制的使用到實(shí)時(shí)優(yōu)化使用；從藥劑和能源購買的被動(dòng)狀態(tài)到主動(dòng)狀態(tài)，就可以準(zhǔn)確需求的變化量，減少調(diào)節(jié)的滯后時(shí)間，提高調(diào)節(jié)的度。從而將整個(gè)工藝系統(tǒng)的工作狀態(tài)保持在較好的水平上，減少過量的“調(diào)節(jié)和保障”措施，降低生產(chǎn)能耗。
顯然，針對(duì)城市給排水系統(tǒng)的這一隨機(jī)特性，可以發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到降低能耗的目的。上述的“動(dòng)”“靜”態(tài)負(fù)載的“差距”越大，自動(dòng)化的節(jié)能的效果越明顯。
1.2 城市給排水系統(tǒng)節(jié)能空間巨大
目前，城市給排水行業(yè)面臨著重大的挑戰(zhàn)。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，處理水量不斷增加，服務(wù)區(qū)域不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致整個(gè)給排水系統(tǒng)的規(guī)模更加龐大和復(fù)雜；要應(yīng)付挑戰(zhàn)，就必須提高給排水系統(tǒng)及工藝過程的可控制性。顯然，在技術(shù)上，自動(dòng)化技術(shù)是解決這一問題的有效手段。
可見，我們?cè)诔鞘薪o排水領(lǐng)域的節(jié)能及其他經(jīng)濟(jì)效益方面還有很大的空間。
2 幾類節(jié)能效果明顯的自動(dòng)化系統(tǒng)
給水系統(tǒng)的能耗高低取決于機(jī)泵的效率、輸配水管網(wǎng)的技術(shù)條件以及運(yùn)行調(diào)度的合理性等三個(gè)方面。前兩方面的問題通過設(shè)備的更新可以得到改善，而優(yōu)化調(diào)度則需要自動(dòng)化技術(shù)的支持。對(duì)常規(guī)給水系統(tǒng)而言，送(配)水泵站的電耗約占70%，取水泵站約30%，其他只有2-3%左右(配有長距離引水、深度處理等設(shè)施的系統(tǒng)略有差別)。一方面，送水泵站的能耗zui高；另一方面，配水管網(wǎng)運(yùn)行是相當(dāng)復(fù)雜的(規(guī)模龐大、多個(gè)泵站聯(lián)合供水、用水量隨機(jī)變化、年代久遠(yuǎn)導(dǎo)致管線阻力管徑變化、暗漏等)，導(dǎo)致管網(wǎng)和泵站的運(yùn)行調(diào)度比較困難，能量浪費(fèi)嚴(yán)重。目前通常采用經(jīng)驗(yàn)調(diào)度方式，為保證水壓而不得已消耗了大量的電能。對(duì)此，采用自動(dòng)化技術(shù)節(jié)能的關(guān)鍵任務(wù)是，建立管網(wǎng)GIS系統(tǒng)、管網(wǎng)動(dòng)態(tài)水力模型系統(tǒng)和SCADA系統(tǒng)，并進(jìn)一步研究開發(fā)科學(xué)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式，zui終實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度。這無疑是zui重要的節(jié)能措施。
污水處理的情況略有不同，其收集系統(tǒng)多采用重力流的方式，能量消耗主要發(fā)生在處理工藝環(huán)節(jié)。采用生物處理工藝的污水處理廠約占80%，在其進(jìn)水、曝氣、污泥回流和污泥處理四個(gè)工藝環(huán)節(jié)中，曝氣是zui主要的耗能環(huán)節(jié)，約占50%。然而，由于污水組分和生化反應(yīng)過程的復(fù)雜性(多參數(shù)、非線性、大時(shí)滯等)，很難找出的模型，故目前大多數(shù)的處理廠只能采用定時(shí)、風(fēng)機(jī)恒頻等粗放型的曝氣控制方法，導(dǎo)致耗費(fèi)大量的電能，同時(shí)也影響了出水效果(曝氣不足使水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，曝氣過量使污泥膨脹)。
這些例子有力地說明，智能控制是污水處理廠節(jié)能降耗的有效方法。
在水行業(yè)，一般依據(jù)“調(diào)速裝置費(fèi)用T”與“因調(diào)速而節(jié)省的電費(fèi)A”的比值來確定機(jī)是否進(jìn)行調(diào)速改造。當(dāng)T/A<=2，應(yīng)立即改造；2<T/A<5,應(yīng)限期改造；若T/A>5，應(yīng)通過其他更經(jīng)濟(jì)的手段提高運(yùn)行效率。
當(dāng)然，對(duì)于城市給排水系統(tǒng)的其他工藝環(huán)節(jié)，盡管能耗比例相對(duì)較小，但由于處理水量巨大，也有相當(dāng)?shù)墓?jié)能空間。
3 結(jié)論
綜上所述，可以得到以下結(jié)論：
(1) 城市給排水行業(yè)由于其運(yùn)行的隨機(jī)性特點(diǎn)，存在巨大的節(jié)能空間；
(2) 自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用，特別是智能控制技術(shù)的應(yīng)用，可以收到良好的節(jié)能效果；
(3) 給水管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、污水處理廠智能曝氣控制系統(tǒng)的開發(fā)，對(duì)節(jié)能降耗意義重大。同時(shí)，在其他工藝環(huán)節(jié)方面的節(jié)能，自動(dòng)化技術(shù)也大有可為。