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在碳达峰、碳中和这场“硬仗”中，水环境治理再次成为减污降碳关键领域之一，加快推进水环污水达标这四个字像是刻在环保人心中的四字箴言，每天起床第一句就是，今天出水达标了吗？出水达标不仅意味着保住自己的“发际线”，还是环保督查时免于处罚的必做功课。但是可惜的是，有些污水厂为了达标过量投入电耗、药耗，最后不仅入不敷出还和污水厂低碳化运行背道而驰。
提到低碳好像感觉和污水厂关系没有很大，然而多电耗、多药耗的背后都是多排碳。因此低碳是污水厂最重要的一部分，绿水青山从来不是停留在嘴上的口号而已。
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双碳战略目标之下，污水处理厂节能降耗之路
碳中和作为时下的热门话题，污水厂如何实现碳中和成为大家关注的问题。污水处理行业能耗虽然没有发电、钢铁、化工等行业那么高，但总能耗占比并不小，也属于能耗大户。
据统计，我国2014年污水处理厂电耗占全国总电耗的0.26%，算上工业废水处理和污泥处理，所占比例将超过2%。因此，为了减少碳排放，降低污水处理能耗是环保行业的必然目标。
污水处理厂想要节能降耗，这些环节必须重视。
污水处理环节
在污水处理厂中，污水的生化处理以及污水预处理环节使用的能源较多。其中，污水的预处理中主要分为格栅以及沉砂池。因此可以从这两方面采取节能降耗措施：
①在沉砂池中很容易由于曝气设备导致能源消耗较大。在设计沉砂池时，需要使用平流式以及旋流式的方法，从而实现节能降耗。
②在进行污水预处理过程中需要科学合理地设置格栅，在污水处理过程中使用格栅本身无法起到较大的节能作用，但是可以降低后期中其他设备的能源消耗。因此，必须严格落实格栅的设置。一般需要将格栅设置在污水处理厂的前段位置、污水渠道的进口位置、泵房的集水井位置等，可以将较大的漂浮物进行截留，避免造成堵塞的情况，有利于促进污水处理设备的稳定运行。
污泥处理环节
在污泥处理的过程中，可以对污泥中的资源进行回收利用，从而达到污泥处理环节节能降耗的目的。
例如在污泥脱水时，机械脱水中消耗电能较多，使用离心脱水消耗的电能较少但是没有办法达到较好的预处理污泥的效果。因此可以通过找到更好的脱水技术，在保证污泥处理效果的情况下降低能源消耗。同时，在污泥的回收利用时，可以通过厌氧消化的方法产生沼气，将可焚烧的污泥作为燃料产生热能回收，对燃烧后的污泥或者部分污泥进行堆肥。
曝气环节
在污水处理厂中曝气环节消耗的电能最多，同时曝气量分布不均衡和不稳定也会影响到处理效果和耗能。因此可以通过改善改善曝气系统，能够更加精准地控制曝气设备，从而更好地降低能源消耗。
因此，污水处理厂要想尽可能的节能降耗，那就得在曝气、提升泵、污泥处理、污水处理等环节下功夫了。

污水处理厂的能耗成本主要为电能、药物、燃料，其中电能消耗占有60~90%，我国污水二级处理电能消耗为0.19~0.36 kWh/m³，经过对城镇污水处理厂能耗状况及其影响因素进行分析，结果表明目前我国城市污水处理厂平均能耗为0.29kWh/m³，而美国污水处理厂平均能耗为0.2kWh/m³，日本为0.204~0.254kWh/m³。总体上看，我国在污水处理中的节能降耗、优化运营方面起步晚，还存在很大的节能降耗空间，而电能的消耗大在污水提升泵、鼓风曝气和污泥处理环节，较高的能耗水平在一定程度上影响了污水处理的建设和发展，同时为了响应双碳战略，需要探索一种科学的能源管理措施来促使节能降耗的完成。

能效管理解决方案--AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，着重监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。

图1 AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台

保障供电可靠性

对污水厂配电系统中35kV、10kV电压等级配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV配置多功能计量仪表，用于监测各回路的电气参数和用能情况，可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、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。

图2  AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台主接线图

建立能源计量体系

AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过搭建计量体系，采集污水处理厂能源数据，显示污水处理厂的能源流向和能源损耗，通过能源流向图帮助其分析能源消耗去向，找出能源消耗异常区域帮助其了解各工艺环节能源消耗量，并且可细化到楼层、车间、产线、班组、工序，计算产品单耗、单位面积能耗或万元产值能耗，从而计算出能耗总量和单位能耗。

图3 能源流向图

数据集抄并实时计量

AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台提供自定义时间抄表功能，可以在任意时间，任意地点，完成对企业的三级计量体系数据阅览，减少了人工投入。同时各类保护、仪表主动定时上传数据，保证了能源时效性，为其节能降耗，提供了基础数据支撑。

图4 数据集抄报表

优化能源结构

AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台支持接入分布式光伏电站以及风力发电站，为企业提供分布式电站运行监测和发电日/月/年/累计收益和减排分析，支持自发自用、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。

图5 分布式光伏电站监测运维

提升主要用能设备能效

污水处理厂中有着大量的电机、水泵，其中污水提升泵和鼓风曝气能耗占据了工艺能耗中的大多数，平台针对这些工艺设备进行监测分析，工艺之间横向比较，寻找较具调控潜力的用电设备、工艺单元，帮助用户发现其能效提升空间并提供解决方案，找到较佳的运行区域，显著降低能源消耗。

图6 管网图和能效监测

报警及时推送

平台提供能源报警功能，一旦发现跑冒滴漏，能源消耗异常，电参量异常等情况，能提供多种方式的报警，包括但不限于邮件、****、钉钉推送等。

图7 报警记录与管理

加强运维管理

加强巡视维护工作，及时发现或消灭设备隐患，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。

图8 设备运维档案

典型硬件

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，为管理者提供准确化的管理手段，提高污水处理厂的能耗管理水平。

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