变频器设备在污水处理厂电气改造中的应用

变频器设备在污水处理厂电气改造中的应用
摘要：最近几年，伴随着我国社会经济发展模式不断成熟，促使人们生活质量
水平得到一定改善。

为了实现可持续发展战略目标，需要加强对周边自然环境的
保护力度。

对于城市居民来说，其生活以及工作产生的生活污水问题较为严峻，
为了提高污水处理厂对于污水的处理效率，污水处理厂逐渐将变频器融入到各个
处理设备当中，促使污水处理水平得到显著提高。

本论文通过对变频器在电气设
备的实际应用进行分析研究，旨在为变频器相关研究人员提供理论参考。

关键词：变频器；污水处理厂；电气改造；应用
引言
近些年来，变频器在污水厂的污水处理运行控制过程中应用量大幅增长，经
济节能效益明显，但是，变频器在应用过程中的负面效益也逐步体现出来，借助
于变频器，能够更加精确化、高效化的完成污水处理工作，实现科学化的管理以
及控制，进而提高污水处理厂的日常工作效率。

1、变频控制在污水处理工艺中的应用
污水处理工艺按流程和处理程序可分为预处理、一级处理、二级处理、深度
处理、污泥处理、最终污泥处置，以下就不同阶段的变频应用进行论述：预处理工艺中的泵房抽升和沉砂处理。

泵房中的污水提升泵是主要耗能设备，根据进水量的大小，变频调速，避免水泵的频繁起停，达到节能并延长水泵寿命
的目的。

将为沉砂池曝气的鼓风机设为变频调速，根据进入池中的水量调整曝气
强度。

旋流沉砂池的搅拌器为变频调速。

二级处理工艺的曝气池和二沉池。

曝气池的设备主要有鼓风机及表曝机等，
鼓风机和表曝机均采用变频调速，达到节能目的。

有些曝气池设有混和液回流泵，由于回流量的不确定性及连续性，采用变频调速比较容易实现。

回流污泥泵把二
沉池中沉淀下来的大部分活性污泥回流到曝气池，采用变频调速。

剩余污泥泵采
用变频调速，如果在浓缩脱水工艺前不设贮泥池，利用变频调速调节剩余污泥量
就显得更加重要。

污泥处理及污泥处置的的浓缩、消化。

离心浓缩的设备主要有加药泵、污泥
浓缩机等，均采用变频调速。

污泥脱水的设备主要有加药泵、进泥泵、污泥脱水
机等，均采用变频调速控制。

上面简单介绍了水泵在污水处理厂的使用情况，几
乎每个环节都会对泵进行变频调速，可见变频调速的重要性。

2、变频器设备在污水处理厂电气改造中应用
2.1、基于变频器，实现潜水泵设备稳定运行
潜水泵设备在作业期间，需要将设备整体全部潜入至水中，而后将地下水传
输到地表。

借助于潜水泵设备，不仅能够帮助城市居民获取生活所需的生活用水，也能够帮助工业进行生产设备的冷却、此外，对于矿山抢险工作开展阶段中也会
存在利用潜水泵设备的环境。

由于潜水泵设备在工频状态下作业所产生的电流具
有较强的冲击力，极易促使电网电压出现不稳定的状态。

与此同时，假设潜水泵
设备在启动的过程中出现急扭现象或者设备运行期间出现停机问题而产生的水锤
现象，极易造成设备管道出现破裂或者松动问题，如果问题过于严重则会导致潜
水泵设备出现损坏。

而通过将变频器融入到潜水泵设备当中，能够利用变频器的
调节功能，在污水处理流向相对较小的时期控制潜水泵的转速降低，避免潜水泵
长时间处于高负荷状态，有利于延长设备使用寿命，提高工作效率。

与此同时，
借助于变频器，较大程度降低设备启功阶段产生的冲击作用对设备自身的冲击程
度，进而降低设备的损耗程度，减少设备的维护费用，能够起到一定节电作用。

2.2、从电动机的效率看
节能设计只是理论上的计算，而实际的施工和管阻特性无法准确掌握，所以
设计时必须对用液需求留有一定的余度，因此即便是在用液流量最大时，电动机
也不会满负载运行，其效率和功率因数很低，极大地浪费能源。

采用变频调速后，当用液流量小时，通过变频器自动降低电机转速，这时变频器的输出电压也会降低.从而提高了电动机的工作效率。

从以上三个方面来看，基本了解了变频器的应
用对污水处理厂节能的重要性。

大型的污水处理厂，水泵和风机数量更多，更应
该合理利用变频调速。

当然变频器使用越多、投资将会越大，但节能的效果远远
大于增加的投资。

2.3、有源滤波器（LHF）
有源滤波器是一种工业应用中比较常见的谐波治理和无功功率补偿（即电子
功率因数校正装置）。

与无源LC滤波器不同，有源滤波器不会有引起电力网络
谐振的可能，也不会受到源阻抗变化的影响。

有源滤波器由IGBT整流桥和直流母线的拓扑结构组成，类似于交流PWM控制变频器，结构中直流母线用作储能单元。

有源滤波器过滤掉基波电流波形，从而得到非线性负载中“失真电流”波形，
然后输入到控制器生成相应的IGBT脉冲触发信号模型进行复制放大“失真电流”并
产生“补偿电流”以反相（即180°形式）注入到变频器以补偿变频器谐波电流。

根
据“谐波补偿电流”正确选择有源滤波器，有源滤波器可以为非线性负载正常工作
提供所需要的谐波电流，而电源侧只需要提供基本电流。

2.4、实现对设备运行全面支持
除了在以上两种设备中得到应用，变频器也能够对污水处理厂中的其他设备
提供一定的功能，帮助污水处理厂实现节能减排的目标。

例如，可以将变频器与
旋流沉砂池内部的搅拌器之间进行有机结合，能够起到调节水量的功能，而后操
作人员即可利用变频器对搅拌池中的水流转速进行有效控制，进而提高沉砂的处
理效率；或者，变频器与二级处理技术之间相互结合。

一般而言，二级处理技术
都需要借助于曝气形式主要利用机械曝气模式，利用设备的爆机完成曝气操作。

而作业人员执行曝气作业阶段，变频调速的主要参考依据则是由曝气池污泥混合
液的溶解含氧量数值。

假设将变频器融入其中，则能够帮助操作人员减去大部分
的人工操作行为，有利于保证操作人员的人身安全问题。

对于施工单位来说，则
在一定程度上降低了工程的人力成本、时间成本以及资金成本，对于长期开展污
水治理工作具有重要作用。

结束语
整体而言，基于我国科学技术水平不断提高，越来越多的先进技术以及设备
融入到污水处理厂当中，促使污水处理厂得到了进一步的发展。

通过借助于变频
器在各个设备中不断整合运用，能够实现对各项数据参数的精细化管理，提高污
水处理厂日常处理工作的控制力度，进而提高污水的处理效率，提高污水处理厂
的节能减排功能，保证周边生态系统的稳定性。

参考文献：
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[2] 吕冰.变频器在污水处理厂的应用及节能原理[J].建材与装饰，2018（32）：227-228.
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