摘要：《十四五城市污水处理及资源化利用发展规划》指出，2021-2025 2000年，有效缓解了我国城市污水收集处理设施发展不平衡不足的矛盾，系统促进了薄弱环节的加强，全面提高了污水收集处理效率，加快了污水资源利用，提高了设施的运行和维护水平。十四五期间，再生水生产能力的新建、改造和扩建不得少于1500 万立方米/日。大量污水处理厂的建设减少了污染物的排放，改善了水环境。同时，污水处理是一个高能耗行业，增加了能源消耗的压力。因此，有必要建立一个合理的能源管理平台，实现节能降耗的目的。

关键词：污水厂、水环境、能源管理、节能降耗

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一、污水厂配电结构和处理工艺

1. 1. 配电结构

污水厂设备要求供电可靠性，一般不允许停电，中断供电会造成重大经济损失，由于污水厂供电负荷等级为二级，应采用两种供电，同时确保供电可靠性，备用柴油发电机，至少满足工厂应急通风、消防、应急照明等用电。

1.2. 污水处理工艺

国内污水处理工艺约30种，最常见的氧化沟，A/A/O、A/O、SBR，处理过程包括粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、细格栅AAO生物池、MBR紫外线消毒渠、回用水池、回用水泵房、鼓风机房、储泥池、污泥脱水车间等。膜池及膜设备之间，复杂的处理工艺提高了运维管理难度。

1.3. 能耗分布

污水处理厂的能耗成本主要是电能、药物和燃料，其中电能消耗占60%~我国污水二级处理电能消耗90%.19~0.36 kWh/m3.分析城市污水处理厂的能耗及其影响因素后，结果表明，我国城市污水处理厂的平均能耗为0.29kWh/m3.美国污水处理厂的平均能耗为0.2kWh/m3，日本为0.204~0.254kWh/m3。总体而言，我国污水处理节能降耗、优化运行起步较晚，节能降耗空间较大，污水提升泵、鼓风曝气、污泥处理能耗最大，能耗水平较高，同时响应双碳战略，需要探索科学的能源管理措施，促进节能降耗的完成。

二、能效管理解决方案--AcrelEMS-SW智能水务能效管理平台

安科瑞电气拥有从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态系统，AcrelEMS-SW智能水能效管理平台用于监测污水厂总能耗和能耗强度，重点监测主要能源设备的能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理能效管理提供科学、精细的解决方案。

2.1.保证供电可靠性

污水厂配电系统35kV、10kV保护和监控电压等级配置的微机保护装置和多功能仪器.4kV配备多功能计量仪器，监测各电路的电气参数和能耗，实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护控制装置、发电机控制柜ATS/STS、UPS，包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

污水厂存在大量的非线性负载，通过监测其配电系统的谐波畸变、电压波动、闪变和容忍度指标分析其电能质量，并配置对应的电能质量治理措施进一步提高供电可靠性。

2.2.建立能源计量系统

AcrelEMS-SW智能水能效管理平台通过建立测量系统，收集污水处理厂能源数据，显示污水处理厂能源流动和能源损失，通过能源流动图帮助其分析能源消耗，找出能源消耗异常区域，帮助其了解各工艺环节的能源消耗，并可细化到地板、车间、生产线、团队、工艺，计算产品单一消耗、单位面积能耗或1万元产值能耗，计算总能耗和单位能耗。

2.3.数据集合并实时测量

AcrelEMS-SW智能水能效管理平台提供定制时间抄表功能，可以在任何时间、任何地点完成企业三级计量系统数据阅读，减少劳动力投入。同时，各种保护和仪器积极定期上传数据，确保能源及时性，节能降耗，提供基本数据支持。

2.4. 优化能源结构

AcrelEMS-SW智能水能效管理平台支持接入分布式光伏电站和风力发电站，为企业提供分布式电站运行监控和发电日/月/年/累计收入和减排分析，支持自发自用和余电上网。在储能环节，平台接入BMS和PCS数据，支持充放电配置策略，并对电池管理系统提供实时预警，根据其负荷特点，削峰填谷，充分使用新能源，降低污水厂碳排放。

2.5. 提高主要能源设备的能效

污水处理厂有大量的电机和水泵，其中污水提升泵和鼓风曝气能耗占工艺能耗的大部分。平台对这些工艺设备进行监测分析，对工艺进行横向比较，寻找最具调节潜力的电气设备和工艺单元，帮助用户找到能效提升空间，提供解决方案，找到最佳运行区域，显著降低能耗。

2.6. 报警及时推送

该平台提供能源报警功能。一旦发现泄漏、能耗异常、电参量异常，可以提供多种报警方式，包括但不限于电子邮件、短信、钉推送等。

2.7. 加强运维管理

加强巡视维护工作，及时发现或消除设备隐患，提高供电可靠性。配置重要设备包括变压器、电气柜、高压电缆、空调主机、水泵、鼓风机等设备信息，配置二维码，快速在移动端获取设备信息、设备维修历史记录以及解决问题的常用办法。

2.8. 典型硬件

序号	名称	型号、规格	安装位置	用途
1	电能质量监测	APview500	进线开关柜	监测市电电能质量
2	35kV、10kV回路保护	AM6	35、10kV开关柜	35、10kV回路保护、测控
3	智能操控装置	ASD500-Pn	35、10kV开关柜	35、10kV回路操作、显示和测温
4	弧光保护	ARB5	35、10kV回路母线室、断路器室、电缆室	用于监测关键电气接点弧光监测、保护
5	无线测温传感器	ATE400、ATE200	35、10、0.4kV母排、断路器、线缆接头	用于监测关键电气接点温度
6	有源滤波装置	AnSin□-M	0.4kV母线侧	滤除配电系统2~25次谐波畸变
7	无功补偿装置	AZC智能电容	0.4kV母线侧	提供无功补偿
8	多功能仪表	APM520/APM510	10kV、0.4kV回路	监测电气参数和开关状态、故障报警
9	智能照明控制器	ASL100	照明配电箱	照明单控、群控、定时/自动控制
10	电气火灾传感器	ARCM200	配电柜/配电箱	监测漏电电流和线缆温度
11	消防设备电源传感器	AFPM	消防配电箱	监测消防设备电压、电流状态
12	应急照明和疏散指示系统	A-C-A100	消防疏散通道	提供消防应急照明并指引疏散人群快速疏散
13	限流式保护器	ASCP200	照明插座回路	防止过载、短路产生火花
14	电动机保护器	ARD3M	电动机	保护电机安全稳定运行
15	环境传感器	温湿度、浸水、烟雾、有害气体等传感器	配电室、工艺区域	监测环境参数，维护环境安全
16	智能网关	ANet-2E4SM	数据采集柜	采集设备数据，逻辑控制、上传平台

三、结语

随着污水处理厂的不断扩建，运行费用的持续上升，能源消耗不断增加，通过合理运用能源管理平台，利用先进的大数据、云计算等互联网技术，能够提高污水厂的供电可靠性，找到节能降耗的实际方案，深入能耗分析，发掘节能潜力，为管理者提供精准化的管理手段，提高污水处理厂的能耗管理水平。