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[1,"什么是“能”?","现在，节能降耗成为社会的一个热门话题。但到底“能”是什 么呢?能即能量，常见的能量形式有势能、动能、电能、磁能、热 能、光能、化学能、原子能等。\n通常体系的能量是由下列三部分组成：(1)体系整体运动的动 能，(2)体系在外力场中的位能，(3)内能 (U)。\n从物理学的观点来看，能 (energy)   是物质作功的体现，是物质 的固有属性，也是物质运动的量度。 一般为了方便起见，将体系所 具有的总能量分为两部分，即与体系之外的位置相关的参数所描述  的能量和与物质的分子排列构型及微观运动方式有关的能量。前者  包括位能和动能，后者指内能。处于宏观静止状态并且没有外力场  存在的物质所具有的能量称为内能，包括分子移动能、分子间位能、 分子转动能、分子振动能、电子运动能、核能等，内能是物质内部一  切微观粒子所具有的能量的总和，是物质的一种属性。各种形式的能 量在一定条件下可以相互转化，并且在转化过程中保持一定的比值。\n根据能力的不同，也可将能量分为高级能量、低级能量和寂态 能量。位能、动能、机械能、电能等具有完全转化的能力，称为高 级能量。热能、化学能等具有部分转化的能力，称为低级能量。而 第三种能量存在于广阔的大气和浩瀚的海洋之中，已完全不具有转 化的能力，这种能量可称为寂态能量。\n对能的描述有著名的热力学三大定律，它们是节能工作的理论指导和基础依据。\n“自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，它能 从一种形式转化为另一种形式，在转化中能量的总数量不变”。这 就是热力学第一定律的文字叙述。它说明了能既不能消失，也不能 创生。\n在热力学过程中体系和环境以热 (heat)   和功 (work)    两种形 式发生能量传送。热是体系与体系(或体系与环境)由于有温度差 存在而传递的能量，习惯上用符号 Q 表示，并规定体系吸热为正 值，放热为负值。功是除了热之外另一种可能通过体系边界外传递 的能量，用符号W 表示，并规定体系作功为正值，环境对体系作 功为负值。功和热都是传递过程中的能量形式， 一旦这种能量通过 体系边界，它便变成了体系或环境所具有的能量的一部分，因而功 和热都不是状态函数。\n能量不但有数量的大小，而且有质量的高低。热力学第二定律 阐述了自然过程的不可逆性(引入熵 entropy),    是说“热不能完全 转变为功”,热和功不等价。 一方面，机械能和电能可以不受限制 地转化为内能和热，而另一方面，内能和热不能以任意数量转化为 机械能(如功)而不引起环境变化。过程的不可逆性引起了能量的 耗损，这一事实也可称为能量耗散原理。这一原理可以解释为什么 热电厂的煤炭燃烧后转化为电的效率不可能达到100%。例如我国 2005年的发电煤耗为347g/(kW·h),  热转化为电能的效率只 有 3 5 %\n污水处理过程的节能，应该减少外能的输入，包括高级能量如 电能和低级能量如热能的输入，并充分利用污水中的内能，包括其 中污染物所蕴含的化学能和水体中的热能、势能等。"]
[2,"什么是一次能源、二次能源和耗能工质?","能源可分为一次能源与二次能源。\n一次能源是指直接取自自然界、没有经过加工转换的各种能量 和资源。包括原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温度能等。 一  次能源根据其利用的情况可以分为常规能源和新能源。常规能源是  指在现有经济和技术条件下，已经大规模生产和广泛使用的能源， 如煤炭、石油、天然气、水能等。新能源指近年来才开始利用或早  已利用，但又有了新的利用方式的能源，如核能、海洋能、沼气  等。在我国，新能源与可再生能源是指除常规能源和大型水力发电  之外的风能、太阳能、小水电、海洋能、地热能、氢能和生物质能  等。常规能源和新能源是相对的概念，如核能在许多国家是新能 源，但在法国、日本等国已不是什么新能源。\n二次能源指由一次能源加工转换后的能源，如电力、蒸汽、煤  气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦 炭等。\n耗能工质是指在生产过程中消耗的不作原料使用、也不进入产 品，制取时又需要消耗能源的工作物质。如压缩空气、氧气、氮 气、乙炔、电石等。\n几种常用能源的理论热值和大致利用效率如下所示(1cal= 4.1868J):\n| 燃料/能源 | 热值 (kcal/单位) | 效率 |  \n| :--: | :--: | :--: |  \n| 电 | 860kcal/(kW·h) 或 3600kJ/(kW·h) | 95% |  \n| 液化气 | 10800kcal/kg | 70% |  \n| 天然气 | 8600kcal/kg | 70% |  \n| 管道煤气 | 3800kcal/m | 70% |  \n| 柴油 | 10200kcal/kg | 85% |  \n| 煤 | 4300kcal/kg | 55% |  \n| 热泵 | 860kcal/(kW·h) | 300% |  \n注：热泵的效率300%,是指利用1kW 的电功率可从低品味热值的介质 中提取3kW的热量而言。"]
[3,"什么是节能和能效?","节能 (energy  conservation) 的 概 念 来 源 于 2 0 世 纪 的 能 源危机。\n按照世界能源委员会1979年提出的定义，节能是“采取技术  上可行、经济上合理、环境和社会可接受的一切措施，来提高能源  资源的利用效率”。节能，从提高能效的角度来看，是旨在降低能  源强度(单位产值能耗)的努力，并不是简单地压缩能源的消耗， 而是在能源系统的所有环节，包括开采、加工、转换、输送、分配  到终端利用，从经济、技术、法律、行政、宣传、教育等方面采取  有效措施，以尽可能低的能源消耗，取得最大的经济效益。因此， 节能的核心或者实质是提高能源效率，可视为与开发能源资源是同  等重要的工作，也是最廉价最捷径的能源资源。能效实际上是节能的另一种说法，是现代意义上的节能。\n“能源效率 (energy efficiency)”,简称“能效”,按照物理学   的观点，是指在能源利用中，发挥作用的能源与实际消耗的能源量   之比。世界能源委员会在1995年出版的“应用高技术提高能效” 中，把“能源效率”定义为：“减少提供同等能源服务的能源投   入。”目前，国际上普遍用“能源效率”来替代20世纪70 年代能源危机后提出的“节能”一词。\n从消费角度看，能效是指为终端用户提供的服务与所消耗的总 能源量之比。所谓“提高能效”,是指用更少的能源投入提供同等 的能源服务。\n现代意义的节约能源并不是减少使用能源，降低生活品质，而  应该是提高能效，降低能源消耗，也就是“该用则用、能省则省”。 以电力为例：电力节能可分成减少功率 (kW)  消耗和减少电能  (kW·h)      消耗两大类。减少功率 (kW)    消耗没有轻松的方法， 只有老老实实地提升用电设备的内部效率或改进工艺流程，例如  选用高效率的马达、高 EER 的空调机等。减少电能 (kW·h)消耗则要从减少用电时间做起，例如自动开关的灯光、随手关 灯等。\n懂得了能效的概念，对节能可以这样理解：以节电为例，节能 实际就是减少用电量。它可以从两方面来实现： 一是减少用电时 间，如采用自动控制的方法或良好的习惯(如人走灯灭),节省不必要的机器运转时间；二是减少用电功率，这就需要能够提高能效 的方法来实现，如提高水泵效率、风机效率、电机效率等。\n设备的能效可查看各设备的性能曲线。常用工艺的能效也有一  个比较统一的说法。如热电厂，电能生产和输送效率约33%,锅 炉热效率约88%。对某一污水处理厂的能效评价，美国国家环保  局开发了一个 Portfolio   Manager 的程序，将单位的能效分为1~  100。污水处理企业可以登陆有关网站后，建立企业的能源账号， 通过提交有关的数据，企业可以知道自己的能效状况。"]
[4,"为什么要在污水处理厂推行节能降耗减排活动?","开展节能减排既是国家的宏观政策，也是企业生存和发展的需 要。现在，企业间的竞争越来越激烈，而且随着市场的开放，出现 了 BOT 、TOT  等建设、经营方式，使得国内的污水处理行业成为 跨国公司竞相争夺的“大苹果”,而成本的高低决定了企业效益的 好坏。开展节能减排，降低物料消耗，才能取得成本优势，保障企 业的生存和发展。\n发达国家对污水处理厂的节能十分重视。如德国德累斯顿市易 北河岸边的卡地茨污水处理厂，就采用了四种发电方法来解决自身 所需的电能，其中三种电能直接来自于污水处理环节。 一是利用太 阳能发电，该厂装置了当地最大的太阳能发电设备，2002年正式 投入使用，可以提供该厂日常用电的1%;二是利用废水发电，在 排水口装置了发电设施，用净化后的污水发电，可以提供日常用电 的大约3%;三是建设一座热能发电设施，可将污水中携带的热能 提取出来；四是采用沼气发电，预计2011年投入使用后，可以提 供该厂日常用电的50%\n另一方面，开展节能减排也是社会对公用事业的呼吁和要求。 水处理所用的能耗越来越大，美国环保局估计水和污水处理所占的  能耗已占总能耗的3%,全年耗电量达约560亿千瓦·时；水和污 水处理能耗达到市政公用事业用能的1/3。污水处理所占能耗越  大，公众的负担也就越大；而且，由于资源的有限性，在污水处理方面多占用了能源，必然也会影响其它行业的发展。在我国，污水 处理率越来越高，污水处理所占的能耗也越来越大(2006年污水 处理所占能耗约0.5%,现已增长到约1%,对比发达国家的用能 比重，这一比例肯定还会大幅度提高),各地污水处理提高收费的 报道越来越多，公众对污水处理中的节约能源的呼吁和反对涨价的 呼声等必须引起运营单位的高度重视。\n节能减排也是环境政策的要求。如美国2005年的“清洁能源 法”要求，2017年以前能源消耗要减少17%。而美国公共设施管 理局要求，自2010年12月31日起电费价格将上涨30%。也就是 说，为了满足日益严格的排放标准，污水处理厂不但要消耗更多的 电能，也将付出更多的费用。我国“国民经济和社会发展第十一个 五年规划纲要”中首次明确提出节能减排的目标：即以2005年为 基期，到2010年单位国内生产总值能源消耗降低20%、主要污染 物减排10%,并且将这两个指标作为约束性指标。为此，国家发 展与改革委员会制定了《节能减排综合性工作方案》,进一步确定 了2010年中国节能减排的目标和总体要求。中国“十一五”规划 提出，到2010年，每万元 GDP 能耗由2005年的1.22吨标准煤下 降到1吨标准煤以下，降低20%左右；单位工业用水量降低30%; 主要污染物排放总量减少10%,其中二氧化硫排放量由2005年的 2549万吨减少到2295万吨，化学需氧量 (COD)   由1414万吨减 少到1273万吨；全国市级以上城市污水处理率不低于70%,工业 固体废物综合利用率达到60%以上。这项政策的实施，不仅要求 污水处理厂进行升级提标，也要求采取有力的措施实现节能降耗。\n目前，我国在资源利用效率上与国际先进水平差距较大，如每 吨能源产出效率只相当于日本的10.3%,在污水处理行业也存在 着能效不高的问题。因此，尽管水处理专业人士已在大声壁杆提高 能效，并不断研发新的节能设备和控制程序，但这些概念和理念必 须牢固树立在每一个水处理管理人员和操作者的头脑里，化为每一 项具体行动，才能使节能目标变为现实。因此，需要在污水处理厂 大力推进节能减排工作。污水处理厂内推行节能降耗活动有以下积极作用：(1)提高经  济效益，这也是最重要的目的和动力之一；(2)降低能源和资源的  消耗；(3)减少废物的产生，包括减少废气、污泥；(4)提高操作  效率； (5)减少公司债务；  (6)满足最严格的出水排放标准； (7)提高职工健康水平； (8)提升公司的社会形象和公众认可度； (9)更好地监测操作性能。"]
[5,"污水处理厂开展节能降耗活动的方式和内容有哪些?","节能方式包括结构节能、技术节能和管理节能。其中，技术节 能是直接的节能方式，结构节能和管理节能是间接的方式。\n结构节能主要指产业结构升级、产品结构调整和生产方式转变 所引起的能耗降低。它又分为产业结构节能、行业结构节能和产品 结构节能。\n技术节能主要是指采取技术措施而实现的节能。包括通过能耗 监测，改进操作和维护，提高现有设备或系统的运行效率，采用成 熟的节能技术，对设备或系统进行技术改造，采用先进技术，更新 设备和工艺等。\n管理节能则指通过管理手段来培养节能意识和节能理念，或完 善政策法规等实现节能能力。\n节能项目就其实施的难易程度又可分为三类： 一类是无费用产 生且容易实施的项目。如随手关灯等节约习惯的养成，这类项目可 尽早实施。第二类是费用较低，且实施过程基本上不影响现有设施 的运转和污水处理的正常进行。这种节能项目的费用已包含在年度 运行费用之中，因此可通过简单的回收期计算来判断是否进行和何 时进行。第三类是费用较大，且影响正常生产的项目。曝气系统等 关键设施的更换，水池结构的修缮等都属于此类。对这类项日，需 要编制专项计划，并需进行专业的技术和经济评估、环境影响评估 后方可决定是否进行。\n从污水处理工艺路线（如下图）的前后顺序来看，污水处理厂 的节能环节包括：提升泵站优化节能、预处理优化节能、鼓风曝气优化节能、优化污泥回流节能和污泥消化沼气风机节电这五个方面。降耗环节包括：优化加药除磷降耗、优化加药消毒降耗及优化 加药污泥脱水降耗。\n@CC01.jpg@$\n下图描述了较发达的国家节能技术的应用情况，有些污水处理厂应用的节能技术可能不止一项 。\n@CC02.jpg@$ "]
[6,"什么是“减排”?在污水处理厂开展“减排”的内容有哪些?","按系统观点，当把整个社会看成一个系统时，节能就是减少对 系统的输入，即减少能源和资源的使用；减排就是减少系统对生态 环境的输出，即减少生产和生活的“三废”排放。近年来，随着全 球气候的变暖，温室气体(主要是二氧化碳)的减排引起全世界的 高度关注。\n节能减排互为因果，能源资源利用效率提高，污染物排放必然 减少。反之，对废弃物加以循环利用，必将减少能源资源的开采。\n在污水处理厂开展减排活动，就其字面意义可以理解其内容应  包括：\n(1)减少污水和处理后尾水的排放。 一是要提高处理量，减  少未经处理的污水直接排放。加大污水处理率，提倡“全流量处  理，全达标排放”,防止污水处理厂褪变为污染环境的“污水排放  厂”;二是处理提标升级，减少排放尾水的污染物浓度，特别是减  少向水体的有机污染物、营养物的排放；三是要加强污水在厂内的  回用或向其它行业的回用，减少向环境的排放，提高回用率。这样  不仅可以减少对水体的污染，还可以降低对水资源的开采利用。\n(2)减少固体废物的排放。通过“源头预防，事中控制，事后回  用”的方法或“3R”(reduce 、reuse 、recycle)        技术，做到源头清  洁生产，防止废物垃圾污水化；污水集中处理时优先选择能耗低、 泥量少的厌氧工艺；合理控制工艺参数，防止污泥膨胀等生产异常  现象，减少污泥的质量和体积流量。\n(3)减少臭气、温室气体等大  气污染物质的排放。现在的很多污水处理厂已成为当地的臭气源， 不仅影响厂内员工的身体健康，社会公众的意见反响也很大。可通  过采取技术措施，如加盖收集处理、厌氧工艺、合理绿化等方法进  行处理；温室气体的产生是目前普遍采用的活性污泥法的必然结  果，从根本上讲是水污染向空气污染的转移，这是新的问题和挑  战，要在绿色水处理技术、可持续发展的水处理技术等新的水处理  理念引导下进行破解。\n(4)其它方面，如减少对环境的噪声污染、 热污染等。"]
[7,"在污水处理厂推行节能降耗与减排(温室气体)有什么关系?","传统的污水处理方法是“以能消能，污染转移”,即通过向污 水输入电能，来破坏水体中有机污染物所含有的化学能，同时水体 污染转移到空气和污泥之中。污水处理实现了污水的稳定化，但却 要消耗大量的电能，而电能的产生需要化石燃料的燃烧，产生相应 的温室气体。以最常见的火力发电为例，每生产一度电，产生温室 气体CO_21100g,  产生破坏臭氧层物质氮氧化物4.4g,   以及带来酸 雨和视觉污染物质SO_{x}9g 。 另外，污水处理厂的建设过程需要大 量的材料、设备和人力，而这些人财物的供应过程中同样会排放大 量的温室气体。因此，通过节能的方法，不仅可以降低用电量，还 可以延缓甚至不用建设新的污水处理厂，从而减少温室气体的 排放。\n不同的工艺对温室气体的排放量影响很大。如采用好氧法去除 每单位COD 产生的温室气体为2.4kgCO_2/kgCOD,     采用厌氧法的 数值为1.0kgCO_2/kgCOD。\n污水处理厂在减排温室气体方面的做法有：改革处理工艺，特 别是应大力推广应用厌氧工艺；加强对处理后尾水的应用，包括厂 内回用和向居住小区、工业区的应用；对产生的污泥进行资源化利 用，如产沼气或生产化肥。最近，直接从污水中回收磷、硫元素也 已在生产上应用，这些措施都是对化石资源的保护，也是减排温室 气体的有效举措。"]
[8,"污水处理厂开展节能降耗活动的步骤有哪些?","开展节能活动， 一般应按照计划--实施—检查一改进实施这样 一个 PDCA  循环进行。以下是“通过节约和提高能效的手段来降 低能耗” (Reduce  Energy  Use  in  Water  and  Wastewater  Facilities Through Conservation   and   Efficiency   Measures)  中给出的步骤：\n第一步  收集资料\n√  进行系统的能源审计和工程技术分析，找出最需要进行实施节能的环节。\n第二步 计划和规划\n√  成立能源管理部门。指定专人负责节能活动的设计、沟通 和实施。\n√  定义并量化目标。通过仔细研究收集的资料，讨论最节能 的方案、员工需求和社区反响，来确定节能目标。\n√  在设计和规划节能项目时，充分利用网上(在线)资源。 如美国加州2001年在实施节能活动中，ACWA(Association   of California    Water    Agencies)  的网站和 CEC(California   Energy  Commission) 的能源伙伴项目，可以免费为用户进行节能项目的 可行性研究。\n√  设定时间表。制定的计划应与本单位的生产旺季(用能高 峰季节)协调一致；此外，还应考虑到政府的财政周期、专项资金 的使用规则以及期限等。\n√  计划的制定应便于节能活动高效、经济地实施。包括：邀 请技术专家或专业节能公司，与其它单位(如商业伙伴、设备供应 商、周边城市、学校)沟通交流；制定奖励政策；规定需要禁止的 事项。\n第三步a    节能活动的实施\n对水处理系统设备：\n√  改变高能耗设备(工艺)的工作时间，减少高峰用电。建 立负荷管理系统，采用程序控制系统和能源管理系统 (energy management         system,EMS)  进行管理。\n√  关闭或超越低效的设备或工序。\n√  安装计算机管理系统和设备，以自动调节操作，从而使用 户能更好地控制处理能耗。\n对加热、通风和空调设备：\n√  根据季节的变化进行温度或湿度设定。如，在夏季空调设 定温度每提高1℃,可节电1%～2%。可安装程序控制或 EMS 系 统来规范这些操作。\n√  防止不必要的太阳能进入系统或空调损失。\n√  安装设备、软件等管理系统来规范这些加热、通风或空调 设备。\n√  改变工作时间以避开用电高峰。\n对照明灯具：\n√  某处/某房间不用时或自然光足够时，应及时关灯；使用 程序控制或 EMS 控制照明灯具。\n√  灯泡过多时摘除部分灯泡或断开电源连接以减少照明。\n√  安装设备、软件或管理系统以规范照明系统的使用。如使 用照度传感器、红外感应器，可节省20%的建筑照明费用。\n√  改变工作时间以减少高峰用电。\n对办公或其它辅助设备：\n√  保持打印机、显示器和复印机处于省电模式。\n√  用电高峰时关闭不必要的办公设备，或将用电负荷转移到 用电低谷。\n√  拔掉或断开不必要装饰辅件的电源连接。\n√  改变工作时间以减少办公设备的高峰用电。\n能源替代与更新：\n√  考虑某一时段对电网用电量的削减。\n√  尽可能使用可替代能源如甲烷气、水力发电机、太阳能等。\n√  在污水输送时尽量利用重力流等替代方法。\n√  尽可能利用污泥消化产生的沼气进行热电联产。\n√  适当增加调节池或贮水池的利用。\n对公众或职工教育：\n√  通过E-mail 、 宣传单、公告栏、公司网站等手段向职工宣 传节能知识和理念。\n√  采取一些奖励政策。如竟赛、打折、奖券等，吸引雇员或 公众参与。\n第三步 b    活动实施      提高操作效率和设备能效\n对主要的水处理设备：\n√  对水泵、管道进行试验、清洗和更新。\n√  试验、维护和更新低效设备。\n√  试验、维护和更新系统控制设备。\n√  更换常规标准电机为高效电机。高效电机比标准电机可提 高效率2%～8%,其绝缘时间和轴承寿命更长，发热量低、振动 小，故障率低。\n√  安装变频驱动 (VFD,variable    frequency    drives)。\n√  采用新技术以提高工艺效率。\n对加热、通风和空调设备：\n√  将低效的设备改换为高效设备。\n√  加强维护以提高能效。\n对照明设备：\n√  采用节能灯。\n√  采用发光二极管 LED(light-emitting diode) 灯。\n对替代能源：\n√  加强对发电机的维修以提高效率。\n对新建设施：\n√  在设计和建设新工程时，把能效放在第一位。\n第四步 监测和测量节能效果\n√  收集节能活动中的项目资料，并根据实际情况进行调整和  不断改进，以求获得最佳效果。可建立跟踪系统或使用监测工具， 以便详尽地记录并分析能量的使用情况。为少走弯路，避免活动中  出现错误，应多与同行交流或向专家咨询。\n√  评价一项节能活动是否成功要综合考虑以下指标：资源节 省、费用节省和投资花费、对当地经济的影响、城市居民的反响、 社会效益等。"]
[9,"推行节能降耗项目需要进行哪些方面的技术可行性分析?","对比较简单的、经济效益直接、明显的节能项目，主要是要教 会操作人员使用，不必进行长篇论证分析。但对于比较复杂的项目，在实施前需要与现场操作管理人员、供货商、技术顾问等人员 一起研究其是否可行，有时还要做必要的试验。技术可行性分析的 主要内容有：\n√  项目实施后能节能吗?\n√  项目的实施对职工安全有影响吗?\n√  项目实施后出水质量会提高或保持现状不恶化吗?\n√  实施空间够不够?\n√  新的设备、材料和流程与已有的操作程序、工艺流程、处 理能力相配吗?\n√  新的项目是否需要更多的人员来实施和管理?\n√  是否需要对操作人员进行内部培训或请专业人员进行操作 和维护?\n√  现有设施能否支持这一项目的实行?还是必须以新增投资 的方式安装新设备?\n√  项目实施期间会有多长时间的设施停运?\n√  供货商能否提供所要求的售前、售中、售后服务?\n√  每年的操作和维护费用是否会上升?\n√  项目是否会带来其它的能源或环境问题?\n√  是否需要使用或安装大型设备?对这类设备的运输、安装 都要认真考虑。如：如何通过高速公路出口，是否涉及现有厂房门 的拆除或改造等。\n√  建设费用是多少?建设费用应包括以下部分：设备价格、 设施改造费用、扩建面积、公用设施的改建、通风要求、安装费  用、人员培训费用、周期性维护费用。\n√  每年的运行操作费用，包括设备设施、人工、培训、维护 和保养、备件和过滤器的更换费用、当有废物产生时相应的容器和 运输费用。"]
[10,"推行节能降耗项目需要进行哪些方面的经济可行性分析?","在一个项目实施前往往会有多种选择方案。在解决了方案的技术可行性之后，经济性分析则至关重要。通过经济可行性分析，可 以把有限的资金进行最佳配置，发挥最好的经济效益。经济可行性分析主要有以下几种方法：回收期，净现值，内部 收益率，另外还有生命周期费用分析 (LCC,Life     Cycle     Costing)  和总费用分析 (TCA,Total  Cost  Assessment)。\n(1)投资回收期法  投资回收期按是否考虑资金时间价值，可 分静态和动态投资回收期。在技术经济效果评价中， 一般都要考虑 资金时间价值，通常应用较广的是动态投资回收期法。动态投资回 收期法是计算从项目投资之日起，用项目各年的净收益的现值将全 部投资的现值收回所需的期限，以收回全部投资所需时间长短来判 断投资项目风险大小的方法。投资回收期是评价投资项目经济价值 的一种比较简单和常用的标准，由于其概念清晰、简便，能反映项 目的风险大小，在中小型的污水处理项目中应用较多。\n(2)净现值法  净现值是反映投资方案在计算期内获利能力的 动态评价指标。净现值是指用一个预期的基准收益率或折现率ic,  分别把整个寿命期或计算期内各年所发生的净现金流量折现到建设 期初的现值之和。\n净现值法的公式为:\nF=\\sum_{j=1}^nC_{\\mathrm{d},j}X(1+i_s)^{-j}\n式 中 ，F  为净现值，元； n 为建设期与经济寿命之和(污水处 理厂可采用15～20年);C_{d,j}为第；年的净现金流量，元； i_{s}为部 门的标准收益率，可取0.08。\n净现值法是建立在资金的时间价值基础上的一种方法，是反映 投资方案在计算期内获利能力的动态评价指标。如果拟选择的投资 方案的净现值为零或负数时，采用该方案后，企业的财富非但不会 增加，可能还会减少；反之，如果采用的是正净现值的方案，则会 使企业的财富增加。净现值法在经济效果评价中应用很广，它考虑 了资金的时间价值，并全面考虑了项目在整个计算期内的经济状况 得出项目盈利水平，判断直观，易于评价。\n(3)内部收益率法  内部收益率实质就是使投资方案在计算期 或寿命期内各年净现金流量的现值累计等于零时的折现率， 一般情 况，即净现值为0的收益率。\n内部收益率反映的是在项目整个计算期内，如果按利率 i=   IRR  计算，始终存在未回收投资，且仅在计算期终时，投资才恰 被完全收回，那么 i 便是项目的内部收益率。\n这样，内部收益率的经济含义就是使未回收投资余额及其利息 恰好在项目计算期末完全收回的一种利率。内部收益率是项目投资 决策的重要依据，内部收益率的“内部”说明它只与项目本身的现 金流量序列有关，与外界无关，不需要运用净现值法、净年值法等 指标样来事先确定基准收益率。而且，内部收益率作为一个无量纲 的数字，是考察项目盈利能力的主要动态指标，便于不同规模项目 的比较评判，所以在项目决策中一直深受青睐。\n(4)动态费用年值法  动态费用年值法是将参与比较方案的系 统造价按资金的时间价值折算为每年的费用，并与年运行费用相加 得出费用年值，从若干方案中选取费用年值最小的作为最佳方案。 费用年值的计算公式为:\nf=\\frac{i(1+i)^m}{(1+i)^m-1}C_{\\mathrm{sys}}+c\n式 中 ，f  为费用年值，元/年； i  为利率或采用部门的标准内部 收益率； m 为经济寿命，年；C_{sys}为系统造价，元； c 为年运行成 本，元/年。"]
[11,"推行节能降耗需要克服哪些困难?","首先是财务方面的困难。在发达国家，无论是政府还是企业都 非常重视节能。政府为节能项目提供了许多财政方面的支持， 一些 大的公司也有相应的激励政策，而在国内，资金的筹措往往是一个 很大的问题。由于资金不足，很多情况下导致建设档次偏低，自动 化程度不高，设备质量低劣而能耗偏大。在运行中，也往往因为融 资问题而难以实施必要的技改。\n在管理方面，由于经营体制的问题使得污水处理企业在很多地 方属于垄断行业，限制了企业的节能积极性。尽管很多的节能措施 并不需要高深的技术，但却需要每个员工的参与意识，因此，管理 方面的潜力很大。\n在技术方面，需要解决好在采用先进的节能技术后随之而来的 设备设施维护和售后服务问题、空间场地问题、工艺监测问题、仪 器仪表的选型和维护问题。\n维护和售后服务方面  如在推行热电联产后，对设备的操作和 维护要求以及电气方面的售后服务是两个主要限制因素。污水处理 厂的员工往往难以胜任或不愿做这些日常的维护、维修工作，以及 大量的物料输送工作。这些工作须委托厂外的专业公司进行，而这 些售后服务的价格是很高的，这无疑会加大节能降耗的成本支出。\n空间方面的限制  例如，对污泥采用预干化可减少污泥的处置 费用。但在考虑增加污泥干化工序时，空间是一个重要因素。因为 干化设备必须置于脱水车间和污泥处置场之间的位置，而且干化工 艺所产生的湿热空气必须在排入大气前进行除湿、除臭、除尘、除 其它潜在污染物(如氮氧化物)等，由于空间的限制，有些节能措 施可能无法实施。\n处理后的尾水多具有流量大、水头低的特点，因此，要利用尾 水进行发电，设备投资较大。高昂的投资有可能造成发电成本过 大，造成无论是卖给公共电网或是污水厂自身利用都不划算，无利 可图。\n机械曝气器难以改造成微孔曝气系统。由于现场条件限制，难 以在靠近曝气池的位置建造鼓风机房，且可能由于已建成的建 (构)筑物的限制难以安装新的布气管道。\n工艺监测方面  降低污泥龄可能因为增加工艺监测设备而增加费用。污水处理的主要目的是消减污染物，因此，达到节能的目的 不能以牺牲降低 BOD、TSS、COD的去除率为代价，这就需要增 加取样分析频次来加强对工艺的监测。\n如果污水处理需要硝化工艺，低泥龄可能会达不到氨氮去除率的要求。在这种情况下，要么考虑单设硝化工艺，要么只有在现有 工艺中维持高泥龄的工艺参数。\n降低泥龄还会增加待处置的污泥的体积，而现有设施可能无法 完成这一任务。这就需要增加新的泥处理设施和设备，相应地增加 了操作运行费用。\n溶氧仪探头 安装在曝气池内的溶氧仪探头是曝气系统供氧控 制的薄弱环节。溶氧仪探头需要仔细地选择和正确地安装，还需要 经常性地校准和维护。因此，尽管曝气量自动控制被认为是一项很 好的节能技术，但很多的污水处理厂由于频繁、复杂的维护问题而 不愿使用这项技术。"]
[12,"污水处理厂节能降耗可获得哪些政策和法律法规方面的支持?","国家的政策和法律法规体现了对节能工作的引导和管理。国际 上的通常做法是对节能产品的使用者和制造者实行现金补贴、税收 优惠以及贷款扶持。\n由于能源问题是世界性的，许多国家政府、地方政府、大学和 非营利组织都非常关注，发达国家更是如此。如美国，联邦政府和 地方州政府都出台了许多政策来帮助企业节能。此外，还有一些自 愿性的组织活动如 Climate      Wise,Energy      Star,New       Jersey’s Open   Market   Emissions   Trading   Program,  用户可以通过互联网方 便地参与。\n在我国，为推动全社会节能，缓解能源矛盾和环境压力，经国 务院同意，国家发展和改革委员会2004年发布了第一个《节能中 长期专项规划》。规划指出工业用能居高不下，结构调整任重道远。 此后，我国出台了以下相关政策以鼓励和约束用户节能降耗：\n《中华人民共和国节约能源法》,2007年10月28日公布，白 2008年4月1日起施行。\n《中华人民共和国循环经济促进法》,2008年8月29日公布， 自2009年1月1日起施行。\n《中华人民共和国清洁生产促进法》,2002年6月29日公布，自2003年1月1日起施行。\n《公共机构节能条例》,2008年8月1 日公布，自2008年10 月1日起施行。\n其它还有《工业节水“十一五”规划》、《能源节约与资源综 合利用“十一五”规划》、《节约和替代燃料油“十一五”规划》、 《新能源和可再生能源产业发展“十一五”规划》、《墙体材料革新 “十一五”规划》、《散装水泥发展“十一五”规划》和《环保产业 发展“十一五”规划》等可持续发展相关规划。\n污水处理厂在开展具体的节能活动时，应及时了解国家和地方 政府的节能政策，争取得到政策上、资金上的支持。\n虽然政府就节能减排工作的推进和管理方面做了很多工作，但 也必须承认，我国在这方面与发达国家还有很大的差距，如：在对 节能技术的推广、引导方面力度不够，在对节能工厂的示范、典型 的树立方面还很少有这方面的权威单位；对设备、材料生产厂商的 约束不够，导致一些设备、材料和工艺的供应商随意夸大产品的节 能效果，欺骗用户。"]
[13,"污水处理厂在开展节能降耗活动时可采用哪些技术手段?","污水处理厂开展节能降耗的技术手段很多，既可以从设计、建 设、技改、运行管理入手，也可以从污水处理厂的各工序着手，还 可按“人、机、料、法、环”等因素来考虑，挖掘“能源、技术工 艺、设备、过程控制、管理、员工、产品、废弃能”这八个方面的 潜力。 一般说来，可采取以下技术手段。\n(1)合理规划和设计 污水处理厂在建设时就应充分考虑到建 成后的运行能耗，以防能耗过大。在建设时应在确保出水质量的前 提下，进行系统的经济技术分析，如采用生命周期费用最低的方法 来优先选择节能节地节材的处理工艺。\n设计时可将城市排水流域、下水道系统和污水处理厂作为一个 整体进行优化，纳入城市建设规划。\n(2)对已建成并投入使用的污水处理厂，要经常进行能源调查和审计，积累技术资料  按照发达国家的经验，污水处理厂的能源 审计至少要每年进行一次。通过能源审计找出浪费环节，以便及时 采用必要的管理措施；还可为污水处理厂的运转提供可靠的基础数 据，指导工艺方案的选择与节能改造。目前，国内的污水处理厂运 行年限普遍较短，在这方面的工作还比较欠缺。在运行管理时，应 充分利用日益普及的计算机自动化技术，特别是已获得广泛应用的 SCADA 、PLC  技术，结合 MES 和 ERP 信息管理系统，做好原始 数据的储存和信息的利用，不断积累能源利用方面的技术资料。\n(3)提高设备能效  污水处理厂的能耗最终是通过设备的使用 来表现出来的，因此，提高设备效率是至关重要的。\n对电机和变压设备：可采用高效电机和变压器，降低电机和变 压过程中的损耗；更换过大的电机使电机与负载相配；对电机进行 变频控制。\n对水泵和风机等大功率用电设备：可采用高效水泵和风机；使  用导叶的联合调节；使用自控手段进行群控以发挥最佳机组效率； 定期测试水泵和及时更换维修低效水泵；改变或减少泵的操作，确  保泵在高效工作区等。\n对污水处理厂常用的专用设备，如搅拌器，可安装电容以提高 功率因数，或改变搅拌方面消除死区，减少短流。\n对输送线路：设法减少线损，可适当加大导线面积；多采用高 压线路而减少低压线路。\n对主要的耗能单元，如曝气池，可采用曝气池内溶解氧 (DO) 的检测和自动控制。\n在厂内照明方面，可采用绿色照明技术，如以节能灯取代白 炽灯。\n其它，如安装用电负荷监测设备，错峰生产以避开尖峰或高峰 用电，或在用电高峰时使用自备应急发电机以节约电能；充分回收 利用余气、余热，提高能源利用水平和利用效率。\n(4)改革工艺  采用节能新工艺，如短程反硝化和厌氧氨氧化 等新型脱氮工艺，产甲烷的厌氧工艺，各种节能的设备工艺技术一体化专利技术。适宜条件下，也可选择湿地、氧化塘等低耗能 工艺。\n在使用活性污泥法处理污水时，因污水处理厂能量密集 (en-  ergy    intensity)  的过程和操作主要集中在生物处理环节，特别是曝 气系统和污泥处置系统，对这两个领域应重点研究。这方面的技术 和应用经验相对较多，在应用时可认真加以比选。\n(5)规范化地合理操作，减少设备磨损带来的能耗损失  为 此，企业内部的技术培训工作要及时跟上，以充分发挥先进的节能 技术应有的效率。有人曾作过这样一个比较， 一项先进技术的效率 为90%,但由于人员没能完全掌握，只能发挥其一半的功效，总 效率只有45%;另一项先进技术的效率仅为80%,但操作人员能 真正彻底掌握，可发挥其80%的功效，总效率可达64%,后者总 的效率反而比第一项技术的效率要高。由此可见技术培训和操作运 行管理水平的重要性。"]
[14,"污水处理厂在开展节能降耗活动时可采用哪些管理措施?","开展节能活动，有很多是需要技术上的支持，但必须配合以采 用行之有效的管理措施才能实现。\n管理措施对很多行业是相同的，在应用时还要结合企业的具体 情况实施。以下是几种行之有效的常用管理措施。\n(1)贯标，即实施标准化管理。标准化的实质是对重复性事物 功能与结构的选择，固定而后重复利用和扩大利用，确保重复性事 物的有序发展，以获得全面的最佳效果。标准化对重复性事物功能 与结构的选择、固定，有四个标准化基本原理，即统一、简化、协 调、选优。在标准化基本原理运用下，标准化可以借助多种方法实 现。国际通行的标准化管理ISO9000 认证和 ISO14000 认证中都有 节能降耗的有关要求，采用国际统一标准无疑有助于培养管理者和 全体员工的节能意识。\n(2)5S    管理、精益管理和六西格玛管理。近年来，先进的国 际管理理念也被引入到污水处理领域。例如，5S 管理是日本企业中广泛采用的管理手段，包括“清扫、清洁、整理、整顿、素养”。 这些措施是维护设备的良好状态的重要保障。绍兴污水处理厂自 2000年引进5S 管理以来，采取了多种措施，减少了管道和设备的  堵塞、腐蚀、积垢，提高了处理系统的效率。\n(3)合理化建议。通过对合理化建议的奖励，鼓励员工广开思 路，开源节流。\n(4)QC     小组活动。针对岗位上存在的能耗问题，组成不同形 式的 QC  (质量控制)小组，开展技术攻关。如某厂先后就以“降 低二期工程生化运行成本”、“降低污泥脱水中的 PAM  用量”、“节 省一期工程曝气池供氧量”等课题组织 QC 小组攻关，取得了很好 的节能效果。\n(5)班组建设。通过班组建设，提高职工的节能意识和技术素 质，落实节能责任制到每个工作岗位，从而激发员工参与这一活动 的积极性和创造性。实践证明，只有加强班组建设，练好“内 功”,常抓不懈，持之以恒地把节能工作渗透到生产管理、技术管 理、质量管理、设备管理等各项工作的全过程，才能实现节能 目标。\n节能减排不是一场运动，而是一个长久的、润物细无声的意识 培养和贯彻过程。当所有的员工把节能减排都转化为日常行为的时 候，这个企业才能够在实现节能目标的同时，尽到自己的环境责任 和社会责任。"]
[15,"什么是比能耗和综合能耗?","污水处理的比能耗即去除单位污染物所消耗的某种能量的数 量。即\n比能耗(单位产品能耗)=某种能耗总量/去污的污染总量\n污水处理比能耗常用单位有 kJ/kgBOD、kW·h/kgBOD、kg/kgCOD、kW·h/kgCOD或 kJ/m^{3}、kW:h/m^{3}等。\n各种工艺的比能耗相差很大，对常用的活性污泥工艺， 一般来说，去除1kg BOD的比能耗是1～1.2kW 的电耗。\n对各种工艺的比能耗进行比较，可以看出哪种工艺更为节能。 如 W.F.Owen   在20世纪80年代就对美国的污水处理厂的各种二  级处理工艺的比能耗进行了统计分析，见下表：\n| 处理工艺 | 典型应用 | 比能耗范围 / (kW·h/kg BOD) | 比能耗典型值 / (kW·h/kg BOD) |  \n| :--: | :--: | :--: | :--: |  \n| 传统活性污泥法 | 任何规模，出水水质良好 | 0.86～2.42 | 2.4 (含污泥好氧消化) <br> 2.1 (含污泥厌氧消化) |  \n| 纯氧活性污泥法 | 大型处理厂，出水水质良好 | 0.88～1.17 | —— |  \n| 氧化沟 / 延时曝气 | 小型污水处理厂，出水水质良好 | 1.5～3.30 | 3.4 (含污泥好氧消化) |  \n| 生物滤池/生物转盘 | 任何规模，预处理或深度处理 | 0.53～1.32 | 2.0 (含污泥好氧消化) <br> 1.4 (含污泥厌氧消化) |  \n| ABF (曝气生物滤池) | 高浓度或冲击负荷污水的深度处理 | 0.62～1.59 | —— |  \n| 曝气氧化塘 | 粗处理，达不到二级标准 | 6.83～17.13 | 3.7 |  \n| 兼性氧化塘 | 粗处理 | 1.98～3.30 | —— |  \n比较机械设备的效率高低可用机械的比能耗进行比较。对鼓风 机可用m³  空气/(kW·h) 表示，对水泵可m^{3}·m/(kW·h)表示。\n综合能耗：按照国标《综合能耗计算通则》 (GB  2589—90), 综合能耗为“规定的耗能体系在一定时间内实际消耗的各种能源实  物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和。”综 合能耗定义中的“实际消耗的各种能源实物量”可分为一次能源、 二次能源和耗能工质。国际上通常采用的标准燃料有油当量、电当 量、热功当量和煤当量。我国采用煤当量，即规定每千克标准煤的  热值为293076MJ(7000kcal)。  用293076MJ(7000kcal) 除各种能源每千克的热值，可计算出各种能源的折算标准煤系数。\n应用于污水处理厂，综合能耗为污水处理各处理单元消耗的各 种能量的总和，又称为综合比能耗。\n单位产品综合能耗=总综合能耗量/去除的污染物量\n比能耗(单耗)和综合能耗试图将水质与能耗指标统一在同一 表达式中。这两种形式具有计算简单、直观性强的优点。能耗为外 界供给体系的能量；而污染物量是以常规的 BOD 、COD 来表示 的。这两个指标在相同工艺、类似水质的情况下具有可比性，但在 水质差别大的情况下，则可比性不强。"]
[16,"水质指标 COD  与一些内能指标的关系是怎样的?","污水好氧处理工艺的实质是“以能消能”,即利用电能来破坏 水体污染物的内能。\n物质内能指标常用焓、熵、畑、炕来表示，但在污水处理厂， 日常监测数据通常使用 COD 、BOD 这些指标。为反映 COD 与污  染物内能的关系，可采用一些经验公式，如：\n(1)与化学畑的关系：畑是指能量中可以转化为技术功的部 分，又有“有效能”、“可用功”、“可用能”等不同名称，节能的实 质是节约了州。\nCOD 化学畑(用E_{xg}表示)的定量关系为：\nE_{xg}=13.825kJ/kgCOD,      即每克有机物可测定的 COD 含有 13.825kJ 的化学畑，微生物细胞的平均化学畑为22 .605kJ/  gVSS,\n(2)与化学焓(用h_{ch}表示)的关系。\nh_{ch}=13.91kJ/kgCOD,即每克有机物可测定的 COD 包含 13.91kJ的化学焓，微生物细胞的平均化学焓含量为22.15kJ/  gVSS,\n(3)BOD  与生化潜能 (BEP)的关系。\n生化潜能定义为可生化降解有机物完全氧化为二氧化碳和水所释放的潜热，可按13940kJ/kg(BODa)进行计算。\n废水生物处理过程能量的变化和平衡主要包括运行能耗与废水 生化潜能两部分，其计算模式可用下图表示。进行生物处理系统 的运行能耗分析时，电耗可按燃料热当量计算，即1kW·h  相当 于11080kJ。  同时，污水在生化处理过程中也发生生化潜能 (BEP)的变化。\n@CC03.jpg@$\n(4)耗氧潜势。\n瑞典学者 Karlsson 在20世纪90年代提出了一个“耗氧潜势” (Oxygen  Consumption Potential,OCP) 的概念 ，OCP不仅考虑了  有机物和氨氮分解的初级氧需求，而且还考虑了由于营养物排放导致藻类生长，这部分藻类在环境中分解的次级氧需求。在此基础上，他比较了斯堪的纳维亚半岛国家经常采用的化学处理与生物处理工艺去除单位OCP的反应器体积、能量需求以及各处理工艺的生态位 (Ecopoints), 认为化学处理要占优。"]
[18,"什么是热电联产和燃料电池?","热电联产，英文称 Combined    Heat    and     Power(CHP)  或 cogcneration, 它是一种高效、清洁、可靠的利用单一燃料来产电产 热的方式，这种节能系统在发达国家的应用已非常普遍。污水处理 厂在对污泥厌氧消化的过程中产生大量的消化气体即沼气，但现在 的许多工厂只是将它作为废气直接烧掉，使其中的主要成分甲烷变 为二氧化碳排入大气环境。通过安装 CHP  系统，可以提高污水处 理厂的运行效率，降低能耗，同时减少温室气体的排放。\n热电联产的设施包括内燃机、发动机或小型发动机、蒸汽机、 发电机和燃料电池。也有很多一体化的设备。内燃机燃烧沼气驱动  发电，同时回收排放气体和发电机的余热，如下图。其发电功率  可达15～1200kW,  总效率可达90%以上，其中发电效率为23%~  35%,热效率为50%～60%。\n@CC04.jpg@$\n在污水处理厂内推行热电联产有以下好处：可以以低于电网销 售的价格获得电力；可以代替厂外采购的燃料供热；作为一种备用 电源，可以增加供电的可靠性；对购买燃料和电力而言，可作为长 期的价格来抵御市场的波动；可以降低温室气体和其它气体的排放。\n需要说明的是，热电联产的应用受污水处理厂规模的限制。由 于其投资较大，小规模的污水处理厂不宜采用，但可采用其它清洁能源的方式如燃料电池等。\n燃料电池将通过氢、氧化合，将化学能转化为电能，是另一种 将热能转换为电能的新能源。其工作原理见下图。氢燃料可采用氢气，或将其它燃料如甲烷、天然气、汽油转化为富氢气体。其工 作原理与其它电池类似，不同之处在于不必预先充电，而是边进料 边产电。工艺中产生的热也可以回收利用。由于燃料电源将消化气 中的化学能转化为电能的效率可达40%,被认为比热量联产的效 率要高。\n@CC05.jpg@$"]
[19,"污水处理厂有哪些能耗指标?","污水处理厂的能耗指标分为电耗、药耗、水耗等几个部分。\n(1)电耗。 一般采用单位水处理量的电耗，单位 kW·h/m^3, 其公式为：\n单位电耗=污水处理总用电量/污水处理厂总处理水量\n近年来，污水处理收费除按量收取之外，还要考虑污水的 “质”,如有机污染物的浓度。为便于成本核算，电耗指标还采用另 一种形式kW·h/kgCOD     或 kW·h/kgBOD_5,         其意义是每去除单 位质量的污染物 (COD 或 BOD_5)   所消耗的电能。\n污水处理总用电量包括污泥处理电耗。由于污水处理厂规模不 同，处理工艺不同，排放标准不同，运行电耗有着较大区别。\n(2)药耗。包括：①污泥脱水用药量 (kg/m^3),如有机絮凝 剂聚丙烯酰胺 PAM，无机絮凝剂如聚铝、聚铁、硫酸铝等。②沼气脱硫药耗，如湿式脱硫剂 (NaHCO_3 、NaOH) 、  干式脱硫剂Fe_{2}O_{3}  等。③回用水药耗，如有机絮凝剂、无机絮凝剂。④消毒剂 药耗，如氯气、二氧化氯。⑤水质监测药剂。⑥锅炉软化水药剂， 如磷酸钠、亚硫酸钠、 NaOH 、Na_{2}CO_{3}。⑦  近年来，微孔曝气系 统得到普遍应用，但微孔曝气系统容易堵塞，需要经常性地使用甲 酸、稀盐酸进行预防性维护。对有些污水处理厂，还有消泡剂、混 凝剂和冷却塔除藻除垢剂，以及为保证各类设备正常运转而使用的 润滑油等。\n(3)耗自来水量和再生回用水量、回用率。污水处理厂在药剂 溶解、设备冷却、仪表冲洗、生活办公时用水量较大。如果污水处 理厂没有使用再生水来冲洗脱水机滤带、厕所、地面、绿化等，势必造成大量使用自来水，浪费资源和增加成本。这几个指标经常是 密切相关的，耗再生水量增加，就可使自来水量减少，成本降低。\n(4)燃料消耗量。污水处理厂如果有污泥厌氧处理或污泥焚烧 处置，往往需要燃煤、燃油或其它燃料。"]
[20,"怎样认识传统的污水处理是一个高能耗行业?","传统的污水处理采用“以能消能”的方法，在使污水得到净化 的同时，需要消耗大量的电能，排放大量的温室气体，同时产生含 有较高内能且难以处置的污泥，被视为能耗密集型行业。其消耗的 能源主要包括电能、燃料和药剂等资源(潜在能源)。在美国，水 和废水设施的用电量已占全国发电量的3%～4%,占公用设施用 电量的三分之一，而且还在持续增长。\n在我国由于城市污水产生量巨大，处理量不断增加，污水处理 的能耗非常大。据统计，水和污水处理设施的能耗也已达全国总用 电量的1%。\n据清华大学对2006年全国559 座污水处理厂的调查，我国污 水处理厂的平均电耗为0.290kW·h/m^{3}, 与发达国家相比，相当 于20世纪末或更早期的能耗水平(1999 年美国污水处理厂的平均 电耗为0.20kW·h/m^{3}, 日本为0.26kW·h/m^{3};2000年德国污 水处理厂平均电耗0.32kW·h/m^{3}, 但这些能耗值当中均包含了污 水消毒、污泥消化和焚烧等我国污水厂目前尚未普及的耗能环节), 具有较大的节能潜力。\n在污水处理过程中，运行费用较高的工艺环节为曝气、化学药 剂投加和污泥处理。特别是曝气阶段的能耗，约占污水处理厂总能 耗的50%以上，有时可高达80%以上。\n相比而言，运行费用较低、消耗较少的工艺环节是剩余污泥排 放、回流污泥、进水和系统内部的循环。视不同的工艺和水质条 件，水力混合在能耗中也占有一定的比例。\n污水处理是能源密集型的综合技术。 一段时期以来，能耗大、 运行费用高， 一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设。建成的一些处理厂也因能耗原因处于“建得起，用不起”的停产状态。 在今后相当长的一段时间内，能耗问题还将继续成为污水处理的瓶 颈，能否解决污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，不但决定了 污水处理厂运行效益好坏，还是衡量一个地区能否可持续发展的重 要尺度。能耗是否降低，也是未来新的污水处理厂可行性分析的决 定性因素。开发能效较高的污水处理技术，合理设计运行污水处理 厂，将是未来污水处理设计和运行的必由之路。"]
[21,"污水处理厂如何开展节水工作?","水是一种非常宝贵的资源，如今，人们已经认识到水再也不是 取之不尽、用之不竭的自然恩赐。我国是缺水国家，北方的水源性 绝对缺水导致了生态环境的恶化，影响了经济的发展；而南方的水 质性缺水同样严重。近年来，随着能源价格的上涨，水价和废水处 理价格提高，各行各业都把节水放在了非常重要的日程。可以说， 节水就意味着节约能源和金钱，因为节水的同时也就减少了水费、 废水处理费、环境保护费、预处理费、化学药剂费、电费和维护 费；意味着水价的稳定和低廉(减少了昂贵的新处理设施的兴建); 意味着对政府政策的响应和支持；意味着增加了对可能到来的极端 天气(严重干旱)的抵御能力；意味着对全人类的共同资源的保 护，尽了一份自己的责任。\n污水处理厂内的水按用途分为生活用水和工业用水，其中以工 业用水为主。另外，由于污水厂一般占地较大，绿化面积多，还可 能建有鱼塘、喷泉等设施，因此，还有绿化和景观用水。生活用水 主要包括办公楼用水、食堂用水和值班室用水、车辆冲洗水；工业 生产用水主要是污泥脱水车间滤布冲洗、药剂溶解、仪表自动清洗 和人工清洗用水，以及风机冷却、实验室、消防、车间地面和设施 清洗等用水。\n开展节水工作，也应按照 PDCA 的要求进行，即按照“计划一 实施一检查一改进实施”这样一个成熟的程序进行。另外，高层领 导的支持以及充分发动全体员工参与是实现节水目标的根本保证。\n在制定计划前，应广泛收集用水的准确资料，找出主要问题， 确定目标。制定的计划应包含“5W1H”  的要求。即做什么 (what) 、 何时做 (when) 、 谁来做 (who) 、 为何做 (why) 、 在何  处做 (where)    和如何做 (how),    有的计划还要提出经费问题 (how  much)。因此，在这个阶段，水平衡图是非常重要的查找问 题的方法。\n《Facility  Manager's  Guide  to  Water  Management》 (Version  2.7,August 2008)《设施管理者指南——用水管理》 一书中就如 何制作节水计划给出了指导性意见：(1)建立用水目录。包括广泛 收集用水资料，对用水现状进行综合评价，以及建立水平衡系统 图。(2)简要说明节水措施。首先，列举所有可能的节水措施；然 后，进行初步的经济分析，找出最有吸引力的方案。优先采用的方 案应在确保用水水质不变或提高、用水设施效率不降低的情况 下，最能节约能源和费用。(3)节水计划的实施。包括计划日程 表，对拟实施的计划向员工进行宣传，计划实施，对计划实施的 监督。"]
[22,"什么是重点用能单位和主要用能设备?","重点用能单位应具备以下两个条件之一：(1)年综合能源消费 总用量1万吨标准煤以上的用能单位。(2)国务院有关部门或省、 自治区人民政府管理节能工作的部门指定的年综合能源消费总量 5000t 以上不满1万吨标准煤的用能单位。\n国家将加强对重点用能单位的节能管理。\n重点用能单位应每年向管理节能工作的部门报送上年度的能源 利用状况报告。能源利用状况包括能源消费情况、能源利用效率、 节能目标完成情况和节能效益分析、节能措施等。\n重点用能单位应当设立能源管理岗位，在具有节能专业知识、 实际经验以及中级以上技术职称的人员中聘任能源管理负责人，并 报管理节能工作的部门和有关部门备案。\n管理节能工作的部门应当对重点用能单位报送的能源利用状况报告进行审查。对节能管理制度不健全，节能措施不落实，能源利 用效率低的重点用能单位，管理节能工作的部门应当开展现场调 查，组织实施用能设备能源效率检测，责令实施能源审计，并提交 书面整改要求，限期整改。\n什么是主要用能设备呢?根据《用能单位能源计量器具配备和 管理通则》(GB   17167—2006),主要用能设备是能源消耗量大于 或等于下列一种或多种能源消耗量限定值的单台设备：电力≥ 100kW;  煤炭、焦炭≥1t/h;      原油、成品油、石油液化气≥0.5t/  h;   重油、渣油≥1t/h;    煤气、天然气≥100m^{3}/h;    蒸汽、热水≥ 7MW;  水≥1t/h; 其它≥29.26GJ/h。  主要用能设备的能效决定 了现有工艺技术水平条件下的产品单位能耗。抓好主要用能设备的 能效管理，对新建及改扩建项目的主要用能设备进行能效鉴定(包 括能效标准、标识鉴定、能效测试鉴定),从源头抓起，对企业节 能降耗将起到事半功倍的作用。"]
[23,"如何判断某污水处理厂是否为重点用能单位?","重点用能单位是年综合能源消费总用量一万吨标准煤以上的用 能单位。可先从统计数据中得到污水处理厂的每年用能量，然后折 算成每年消耗的标准煤量，即可自行判断该厂是否为重点用能 单位。\n能源的等价热量和当量热量\n等价热量即为获得二次能源(或载能工质)所实际消耗的一次 能源量。污水处理中电为最主要的二次能源。\n目前，我国产生1kW·h     电需消耗煤0.35～0.44kg,   按 1kg 标准煤的低位发热量为29.27MJ 计，相当于消耗10.4～12.89MJ 热量。1998年，我国电厂供电煤耗0.412kg/(kW·h),        换成等价 热为12059kJ。\n当量热量即在用能过程中所使用的二次能源在工艺过程中的实 际贡献热量。即1kW·h可产生3600kJ 的热量。\n重点用能单位能耗量为每年消耗10000t 标准煤，即消耗热量为\n10000×10^{3} ×29.27×10^{3} (kJ)=2.97×10^{11}(kJ/ 年)\n相当于二次能源 X×3600×365×24=292700×106(kJ),   换算成电能为：\nX=0.00928×10(kW)=9280(kW)\n如，某污水处理厂规模达100×10^{4} m^{3}/d, 装机容量已接近 30000kW,  因此是名副其实的重点用能单位。\n由前面的调查数据可知，目前我国城市污水处理厂的平均电耗 为0.29kW·h/m^{3}, 则达到重点用能单位的污水厂的处理规模为 22×10^{4}m^{3}/d 以上。\n《公共机构节能条例》中所指的公共机构是指全部或者部分使 用财政性资金的国家机关、事业单位和团体组织。由于城市污水处 理厂在建设或者运行过程中使用了财政拨款，应视为公共机构，因 此应执行公共机构节能条例。"]
[24,"能源审计的内容和基本原理有哪些?","污水处理厂开展能源审计非常重要。 一方面可以通过审计发现 浪费环节，尽早采取措施避免不必要的浪费；另一方面，可以积累 大量的技术资料，为节能措施的实施提供决策依据。\n污水处理厂的能源审计包括两方面的内容。 一是对设备的能效 审计，其对象是厂内的泵和风机、暖通设备 (HVAC)、   照明系统 等；另一方面是对工艺的审计，包括整体处理工艺和某个工序如曝 气环节。\n能源审计的一般性内容包括：\n(1)查阅建(构)筑物竣工验收资料和用能系统、设备台账资 料，检查节能设计标准的执行情况。\n(2)核对电、气、煤、油、市政热力等能源消耗计量记录和财 务账单，评估分类与分项的总能耗，人均能耗和单位建筑面积 能耗。\n(3)检查用能系统、设备的运行状况，审查节能管理制度执行 情况。\n(4)检查前一次能源审计合理使用能源建议的落实情况。\n(5)查找存在节能潜力的用能环节或者部位，提出合理使用能 源的建议。\n(6)审查年度节能计划、能源消耗定额的执行情况，核实公共 机构超过能源消耗定额使用能源的说明。\n(7)审查能源计量的运行情况，检查能源统计数据的真实性、 准确性。\n能源审计是一套科学的、系统的和操作性很强的程序，这套程 序引用了如下原理：物质和能量守恒原理、分层嵌入原理、反复迭 代原理、穷尽枚举原理。\n●物质和能量守恒原理  物质和能量守恒这一大自然普遍遵循 的原理，是能源审计中最重要的一条原理，是进行能源审计的重要 工具。\n在获得被审计用能单位的资料后，可以测算能源投入量、产品 的产量，在此期间建立物料平衡和能量平衡图，则将大大有助于弄 清用能单位的能源管理水平及其物质能源的流动去向，帮助发现用\n能单位的能源利用瓶颈所在。物质和能量守恒这种工具是对用能单 位的用能过程进行定量分析的一种科学方法与手段，是用能单位能 源管理中一项基础性工作和重要内容，开展用能单位能源审计必须 借助这一原理，做好水平衡测试、污染物迁移转化平衡测算、水电 药剂等物料的平衡。\n●分层嵌入原理  分层嵌入原理是指在能源审计中，能源利用 流程的四个环节(购入贮存、加工转换、输送分配、最终使用)都 要嵌入能源利用效率低和能源浪费在哪里产生、为什么会产生能源\n利用效率低和能源浪费、如何解决能源利用效率低和能源浪费这三 个层次，在每一个层次中都要嵌人能源、技术工艺、设备、过程控 制、管理、员工、产品、废弃能这八个方面。在能源审计的各个阶 段都要从四个环节出发，利用三个层次，从八个方面入手弄清位 置，找准原因，解决问题。\n●反复迭代原理  能源审计的过程，是一个反复迭代的过程， 即在能源审计的过程中要反复使用上述分层嵌入原理。分层嵌入原  理这一方法适用于现场考察，也适用于产生节能方案阶段，有的阶 段应进行三个层次、八个方面的完整迭代，有的阶段不一定是完整 迭代。\n●穷尽枚举原理  穷尽枚举原理的重点， 一是穷尽、二是枚举。所谓穷尽，是指八个方面(能源、工艺技术、设备、过程控 制、管理、员工、输送管网、废弃能)构成了用能单位节能方案的  充分必要集合。换言之，从这八个方面入手， 一定能发现自身的节 能方案；任何一个节能方案，必然是循着这八个方面中的一个方面 和几个方面找到的。因此，从这八个方面人手可以识别用能单位所 有的节能方案。所谓枚举，即是不连续的、 一个一个地列举出来。 因此，穷尽枚举原理意味着在每一个阶段、每一个步骤的每一个层 次的迭代中，要将八个方面作为这一步骤的切入点。因此，需深化 和做好该步骤的工作，既不可合并，也不可跳跃。\n综上所述，掌握能源审计的原理将极大程度地提高能源审计人 员的工作质量。\n"]
[25,"污水处理厂如何进行能源审计?","污水处理厂应按照《公共机构节能条例》第22、23 条的规定 进行能源审计。对本单位的用能系统、设备的运行及使用能源情况 进行技术和经济性评价，根据审计结果制定并实施提高能源利用效 率的措施。具体办法由国务院节能工作的部门会同国务院有关部门 制定。\n据资料介绍，美国污水处理厂开展能源审计的比例已达69%。 很显然，这项工作在我国尚处于起步阶段。美国环境保护局出版的 《为了可持续的未来：水和废水处理设施能源管理指导》(Ensuring     a    Sustainable    Future:An     Energy     Management     Guidebook    for Wastewater    and    Water    Utilities     ,Jan,2008)  给出了在污水处理 厂进行能源审计时的程序、表格和实施步骤。现简单介绍如下：\n第一步，收集基础资料，包括以下内容：\n●废水流量。\n●用电资料，包括总用电量 (kW·h)、  需电量 (kW)   和每日 负载变化情况。\n●其它能源资料，包括柴油、天然气或其它化石能源、再生 能源。\n●设计说明。\n●操作安排，包括不同时间段的操作安排。\n收集资料时应注意计量单位的一致，注明数据采集的频率(是 按天、时计算还是按周、月、年计算?)、数据的来源(是手头的设 计资料?还是现场采集?还是电力公司的电费单?药剂供应单位的 药费单?)。\n第二步，收集月度或年度的用能用料资料。包括日平均值、峰 值、电费单价、污水的每日流量等。在此基础上进行逐年度的汇总。\n第三步，进行现场走访和实地考察。包括收集设备资料，与现 场操作人员讨论操作程序和可能的节能方法，并对全厂的用能情况 有个总体概念。通过现场走访，形成初步的节能设想，如对电机， 可形成调换、调速、减少运行工时、错峰运行等多个节能方案。\n第四步，形成用能设备清单。在以上几步的基础上，可以形成 全厂用能用料设备的清单。清单应包括设备名称，安装部位，铭牌 功率，实测功率，每年的总用电量 (kW·h),另外，设备的使用 年限也应列出。\n"]
[26,"污水处理厂的能耗如何划分?","污水处理厂的能耗划分有多种方式。\n(1)按用途划分，可分为直接能耗和间接能耗。直接能耗定义 为污水处理工艺过程现场消耗的能源，如电能、石油能源消耗；而 间接能耗指生产处理过程中所用的原料、建筑材料的能耗，如处理 药剂、基建材料的能源。污水处理厂的节能降耗包括这两个方面。\n(2)按使用设备分，主要集中在以下5个方面：①泵类用能： 用于提升和输送污水和污泥；②风机和搅拌机用能：用于生物处理 的供氧和推动混合；③污泥处理、处置用能：用于污泥的稳定和处 理；④其它专用工艺机械设备的耗能，指吸泥机、浓缩机、皮带输 送机等的耗能；⑤杂用能：如附属建筑、厂区的照明等。\n(3)按消耗的介质分，可分为电能、燃料和药剂等部分。其中 电耗占总能耗的60%～90%。\n能耗的统计数据可采用多种图表来直观地表现出来。\n如， 一座典型的活性污泥污水处理厂(规模11.4×10^{4} m^{3}/d)    的物料及平衡数据见下表：\n| 工艺或操作单元 | 假设总功率 / kW | 年运行时间 / h | 年耗电量 / kW·h (×10⁹J) | 回收能量 / kW·h (×10⁹J) | 净能量 / kW·h (×10⁹J) |  \n| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |  \n| 提升及预处理 | 200 | 8000 | 160 (1.6×10⁹) | 0 | 160 (1.6×10⁹) |  \n| 一级处理 | 50 | 8000 | 40 (4.0×10⁸) | 0 | 40 (4.0×10⁸) |  \n| 二级处理 (活性污泥法) | 500 | 8000 | 400 (4.0×10⁹) | 0 | 400 (4.0×10⁹) |  \n| 消毒 | 100 | 2000 | 20 (2.0×10⁸) | 0 | 20 (2.0×10⁸) |  \n| 深度处理 | 150 | 8000 | 120 (1.2×10⁹) | 0 | 120 (1.2×10⁹) |  \n| 污泥处置 | 300 | 8000 | 240 (2.4×10⁹) | -120 (-1.2×10⁹) | 120 (1.2×10⁹) |  \n| 辅助系统 | 100 | 8760 | 87.6 (8.76×10⁸) | 0 | 87.6 (8.76×10⁸) |  \n| **总计** | **1800** | **-** | **1067.6 (1.0676×10¹⁰J)** | **-120 (-1.2×10⁹J)** | **947.6 (9.476×10⁹J)** |\n\n不同污水处理厂的能耗分布，由于所处理污水的性质不同，处理工艺和设备效率的差别，也有着很大差异。比较如图所示：@CC06.jpg@$和图：如图所示：@CC07.jpg@$, 生物处理的用电比例分别是49%和67%。\n尽管能耗分布存在着差异，但从上述图表仍可以发现，污水处 理厂的主要能耗在于生化处理阶段的曝气、污水提升、污泥回流。 因此，节能的重点应放在曝气系统和水泵机械上。\n近年来，随着排放标准的提高和对污泥问题、臭气问题的重 视，新工艺的出现以及设备效率的提高，污水处理能耗也在发生新 的变化。但总体说来，综合总能耗仍呈上升态势，污泥处置和臭气处理、污水深度处理的能耗比例加大。在某些污水处理厂，污泥处 置的能耗已达总能耗的40%,成为新的关键用能环节，也是选择 污水处理工艺和设备必须重点考虑的问题。"]
[27,"污水处理厂有哪些潜在可用能源?","污水处理厂最主要的潜在能源为污泥消化产生的沼气。除此之 外，污水中还含有大量的热能，对某些工业废水如印染废水而言， 温度更高，可供利用的废热含量也更高。其它的产能方式还有水力 发电、太阳能，某些地方还可利用风能。\n(1)消化气体(沼气):通过污泥消化产生沼气，可以减少污 水处理厂的用能量，甚至使污水处理由净耗能变为净产能。沼气可  用于污水处理厂内热电联产 (CHP)。  由于通过化石燃料燃烧的产  电效率只有1/3左右，而另外2/3的能量则转化为热量，以热空气  的形式排出，通过热电联产的办法可以将热效率提高到80%以上， 产生的电可用于多种设备的驱动，产生的热量可用于污泥干化、消 化池加热或向建筑物供热。进入消化池的污泥主要为初沉池污泥， 沼气产量较高，大约是剩余活性污泥的沼气产量的两倍。\n一 般情况下，消化气的组成成分为60%～70%的甲烷， 30%～40 %的二氧化碳，4%的氮气，少量的氧气。另外，还含有 极少量的硫化氢。硫化氢是一种有恶臭味的气体，尽管含量很少， 却限制了沼气在气轮机中的直接利用。在沼气燃烧或沼气发电机的  利用时，我国对沼气中硫化氢的含量都作出了限制，沼气在使用前  一般都要进行脱硫处理。\n(2)废水余热：污水中含有的低品味热值可以“提取”出来， 用于污水处理厂内有关设施的加热，或向附近的小区供热。这种提 取污水余热的方法已在国内的多个污水处理厂得到了应用。\n污泥或污水中的热量是影响生物生长的必要因子。因此，热量 的“提取”通常只是在处理工艺的尾端，即废水净化之后。常用的 提取热量的设备是热泵。由于废水流量大而且稳定，废水是一种非 常合适的热源。另外，废水被提取热量后，尾水温度较低，对水体环境也是有益的，有助于水体质量的提升。\n对工业废水来说，过高的温度不利于生物处理。在这种情况 下，更有必要从污水中提取热量，既有利于污水生物处理，所提取 的热量还可用于污泥的干化、减量。\n由于污水处理厂一般都远离市区或居住区，而热量的储存、运输过程中同样存在着热的损耗， 这限制了对污水余热的回收利用。\n(3)水力发电：如果污水处 理厂所处海拔较高，位置合适， 还可以考虑水力发电的可能性。 水力发电的效率 一般可以达到 7 0 % 以 上 。 从 技 术 上 讲 ， 5ft   (1.7m)   的水头即可驱动水力发电  机，但在实际应用时要求最低水 压为10～15ft(3～4.5m) 。   污水  处理厂的源水和处理后的尾水均  可用以水力发电，但源水发电的成本要高一些。因为采用的发电设施可能需要特殊材料，进行一些 特别防护或保护。如图所示：@CC08.jpg@$就是利用污水处理厂尾水进行水力发电的 示意图。污水处理厂排放出来的尾水， 一部分进入水力发电站，利 用涡轮发电机发电。产生的电可以就近接入公共电网，也可以通过 专用线缆输送至污水处理厂。\n利用污水处理厂尾水进行水力发电的一个实例是美国圣迭哥 Point  Loma  污水处理厂 (San   Diego's   Point   Loma   wastewater treatment plant),其规模66.2万吨/日，出厂水余压27m, 通过 在出水口安装水力发电机，可发电1.35MW。  \n(4)太阳能：太阳能可以转化为热量或电能。吸收太阳能 要利用大面积的吸热板。因为多数污水处理厂占地面积很大， 这个条件不难满足。另外，太阳能板的安装地点问题也容易解决。\n影响太阳能能否得到推广应用的最主要的因素还是当地的光照 时间。根据污水处理厂地理位置的不同，太阳能吸热量大致为 300～450kW·h/  ( 年 ·m²),       相应产电50～120kW·h/      (年 · m²), 产生的电可以占到污水处理厂内4%左右的用电量 (Kjellén, Andersson    2002)。\n美国加州的 Pacifica市 Calera Creek 回用水厂，通过安装1800 块太阳能板，可提供该厂10%～15%的用电，每年可节电10万 美元。\n如图所示：@CC09.jpg@$为污水处理厂采用太阳能板制热发电和风力发电。(5)风能：多数污水处理厂地势较低，不便于利用风能。但如 果污水处理厂刚好是位于海边，如东南沿海或渤海湾等沿海地区的 污水处理厂，则也可以考虑风能利用。太阳能和风能发电的主要问 题是发电受气象条件的限制，不稳定，较难并入公共电网。"]
[28,"污水处理厂的电耗在时空上大致是怎样分布的?","污水处理厂电耗分布可分为按空间进行的分布和按时间进行的分布。\n(1)电耗空间分布：污水厂的电耗分布随污水处理厂的规模、 进出水水质、处理工艺、装备和控制水平的不同而不同。污水处理厂的规模影响到单位电耗， 一般是随着规模的加大， 污水处理的能耗比降低。\n污水处理的进出水水质对处理能耗影响很大。显然，随着进水 浓度的提高和排放标准的提高，处理能耗呈上升趋势。\n处理工艺影响到能耗。根据调查，好氧处理工艺中延时曝气和 氧化沟的能耗最高，滴滤池和生物转盘的能耗最低。近年来，由于 城市污水处理厂必须进行脱氮除磷，在满足排放标准的处理工艺 中 ，A²/O 的能耗最低。\n装备和自动化水平也对处理能耗产生较大影响。采用新的节能设 备如微孔曝气系统，对水泵风机进行变频控制有利于节能。充分利用 专家系统和自动化控制，可避免执行错误的操作，防止能源的浪费。\n在美国，约85%以上的污水处理采用二级及以上的处理工艺。 在常规的二级处理中，电耗主要消耗在生物处理单元，即活性污泥  工艺的曝气单元或滴滤池的原水输送和出水回流；第二项主要用能  环节是泵提升输送单元，用于输送污水、污泥、工艺用水、药剂。 第三项主要耗能环节是污泥处理和处置单元，包括这一工艺段的专  用工艺设备如搅拌机和浓缩机、脱水设备、干化焚烧设备等。\n对活性污泥工艺，耗电量大致为1100～2400MJ/1000m³,  或 0.305～0.667kW·h/m³。   这一数值随处理厂的规模和工艺的不同 而有较大变化，见下表：\n| 工艺单元过程 | 耗电量/(kW·h/m³) | 所占比例/% |  \n| :--: | :--: | :--: |  \n| 进水泵类 | 0.06 | 22.6 |  \n| 格栅、沉砂池、沉淀池、浓缩池 | 0.0064 | 2.4 |  \n| 回流污泥泵 | 0.02 | 7.5 |  \n| 曝气池供氧设备 | 0.152 | 57.0 |  \n| 污泥处理 | 0.021 | 7.9 |  \n| 化验、办公等附属设备 | 0.007 | 2.6 |  \n| 总计 | 0.2664 | 100.0 |\n(2)电耗的时间分布：污水处理厂电耗的时间分布主要是受进 水水质和处理工艺的影响。\n进水水质的变化往往影响到电耗的变化。工业废水的产生受产 品供求的变化影响，其不规律的排放常造成进水水质的波动，使得 处理系统的负荷经常处于变动之中，电耗也随之变化；四季气温和 水温的变化影响到生物的生长和设备的效率，传统节假日对人们的 工作生活产生影响，也影响污水的水量水质，进而影响处理的能耗。\n各种各样的处理工艺同样影响到处理厂电耗的时间分布。有些 工艺采用日平均连续流量，这类工艺的特点是电耗随时间的变化不 大；另外 一 些处理工艺采取间歇式批处理，其电耗随时间的变化往 往呈锯齿形。还有的污水处理厂因水量或产泥量不足，只在夜间利 用低谷电运行。"]
[29,"污水处理厂为什么会出现夜间用电量偏少的现象?","污水处理主要是利用微生物来分解代谢其中的有机污染物。由 于有微生物的参与，决定了处理系统宜平稳均衡运行。因此，每日 24h  的水力负荷和有机物负荷应尽可能地维持稳定，以利于微生物 的生长代谢。但统计数据往往表明污水处理厂在夜间用电量偏低， 这可能有以下几个方面的原因：\n(1)各排污企业由于成本的考虑，利用夜间低谷电时段加大排 污量，导致提升泵房泵前水位(或调节池水位)升高。基于叠压作 用，使得提升扬程降低，所耗电能自然也就减少了。\n(2)夜间气温降低。 一 般说来昼夜温差都在10℃左右。这对 鼓风机的运行有 一 定的影响。\n假定昼夜 COD  浓度相同，水温也相同，则需氧量R 也相等。\n由R=\\frac{G_\\mathrm{s}}{0.3E_\\mathrm{A}}，则G_{\\mathrm{s}}=0.3RE_{\\mathrm{A}}\n即折合标准状态下的气量相等。\n根据气体方程\\frac{p_1V_1}{T_1}=\\frac{p_2V_2}{T_2}=nR\n式中， p_1 、V_1 、T_1分别代表白天的空气压力、空气体积和绝 对温度； P_2 、V_2、T_2分别代表夜间的空气压力、体积和绝对温度。\n因为昼夜大气压变化不大，可视为 p_1=p_2\n则 V_1=V_2 \\frac{T_1}{T_2}=V_2 \\frac{T_2+10}{T_2}\n夜间气体体积减少，相应降低了进风管阻力和进风过滤器，以 及出口管路的阻力，从而导致鼓风机功率有一定的下降。\n(3)南方办公室主要使用空调来调节温度，由于白天上班人员 多，气温高，故用电量也比夜间要大。\n污水处理厂的运转特点决定了夜间耗电量即用电低谷时用电偏 低一些。因此， 一般情况下不宜采用峰谷电的结算方式，以免成本上升。"]
[30,"电能质量包括哪些内容?如何提高电能质量实现节能?","电能质量是指供给用电单位受电端电能品质的优劣程度。电能 质量主要包括电压质量和频率质量两部分。\n电压质量可用电压允许偏差、电压允许波动与闪变、公用电网 谐波、三相电压允许不平衡度等几个参数表示。\n频率质量可用频率允许偏差等参数表示。\n(1)供电电压允许偏差\n在某 一 时段内，电压幅值缓慢变化而偏离额定值的程度，以电 压实际值和电压额定值之差△U 与 电 压 额 定 值 U_x  之 比 的 百 分 数 △U% 来表示:\n\\Delta U\\%=\\frac{U-U_\\mathrm{N}}{U_\\mathrm{N}}\\times100\\%\\\\\\text{式中}\\quad U\\text{——检测点上电压实际值,V;}\\\\U_\\mathrm{N}——检测点电网电压的额定值,V。\n电压质量对各类电气设备(包括用电设备)的安全、经济运行  有直接的影响。因此，电气设备是在额定电压条件下运行设计制造  的，当其端电压偏离额定电压时，电气设备的性能就要受到影响。 就照明来说，当电压降低时，白炽灯的发光效率和光通量都急剧下  降；当电压上升时，白炽灯的寿命将大为缩短。例如，电压比额定  值 低 1 0 % , 则 光 通 量 减 少 3 0 % ; 电 压 比 额 定 值 高 1 0 % , 则 寿 命 缩  短一半。\n对电力负荷中大量使用的异步电动机而言，因为异步电动机的 最大转矩与端电压的平方成正比，如果电压降低过多，电动机可能  停转或不能启动。且当输出功率一定时，异步电动机的定子电流、 功率因素和效率随电压而变化。当端电压降低时，定子、转子电流  都显著增大，导致电动机的温度上升，甚至烧坏电动机。反之，当  电压过高时，会使各类电气设备绝缘老化过程加快、设备寿命缩短  等，过电压情况下甚至危及设备安全。\n对电热装置而言，过高的电压将损伤设备，过低的电压则达不 到所需要的温度。此外，污水厂内的电视、监控等电子设备对电压 质量的要求更高，电压过高或过低都将使特性严重改变而影响正常 运行。\n由于各种用电设备的工作情况均与电压的变化有着极其密切的 关系，故在运行中必须规定电压的允许偏移范围。这也就是电压的 质量标准。\n我国标准规定电压偏差的允许值为：\n①35kV以上供电电压正负偏差绝对值之和不超过标准电压的±5%。\n②10kV及以下三相供电电压允许偏差为标准系统电压±7%。\n③220kV单相供电电压允许偏差为标准系统电压的+7%,-10%。\n对电压有特殊要求的用户，供电电压允许偏差可由用户与供电 单位签订的供电协议确定。\n(2)电压允许波动和闪变\n电压允许波动：在某一个时段内，电压急剧变化而偏离额定值 的现象称为电压波动。电压变化的速率大于1%的，即为电压急剧 变化。电压波动程度以电压在急剧变化过程中，相继出现的电压最 大值和最小值之差与额定电压之比的百分数△H%  来表示，即\n\\begin{aligned}\\Delta H\\%&=\\frac{U_{\\max}-U_{\\min}}{U_{\\mathrm{N}}}\\times100\\%\\\\\\text{式中}&U_{\\mathrm{N}}\\text{——定额电压,V;}\\end{aligned}\nU_{\\max}\\text{,}U_{\\min}\\text{——某一时段内电压波动的最大值与最小值,V。}\n电压波动是由于负荷急剧变动的冲击性负荷引起的。负荷急剧 变动，使电网的电压损耗相应变动，从而使用户公共供电点的电压 出现波动现象。电压波动可影响电动机的正常启动。由于同步电动 机还可引起其转子流动；可使电子设备、计算机和自动设备无法正 常工作。使照明灯发生明显闪烁，使人无法正常地生产、工作和学习。\n我国国家标准对电压波动允许值规定为：\n① 220kV 及以上者，电压波动允许值为1.6%。\n② 35～110kV 电压波动允许值为2%。\n③ 10kV 及以下电压波动允许值为2.5%。\n电压闪变：周期性电压急剧波动引起灯光闪烁、光通量急剧波 动，从而造成人眼视觉不舒适的现象，称为闪变。\n(3)公用电网谐波\n在理想状况下，供电电压波形应是上弦波，但由于电力系统中 存在大量非线性特性的用电设备，即存在大量的谐波源，使得实际 的电压波形偏离正弦波，这种电压正弦波形畸变现象通常用谐波来 表示。电网谐波的产生，主要在于电力系统中存在各种非线性元 件。因此，即使电力系统中电源的电压为正弦波，但由于非线性元 件存在，在电网中总有谐波电流或电压存在。产生谐波的元件很 多，包括异步电动机、电焊机、荧光灯等气体放电灯、变压器和感 应电机等。\n谐波对电气设备的危害很大，可使变压器的铁芯损耗明显加 大，从而使变压器出现过热，不仅增加能耗，而且使其绝缘介质老 化加速，缩短使用寿命。谐波还使变压器噪声加大。\n谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机的铁芯损耗明显增 加，绝缘介质老化加速，缩短使用寿命，而且还使电动机转子发生 振动现象。\n谐波电压加在电容器两端时，由于电容器对谐波的阻抗很小， 电容器很容易发生过电流发热，导致绝缘击穿甚至造成烧毁。\n此外，谐波电流可使电力线路的电能损耗和电压损耗增加， 使感应式电能表计量不准确；谐波电流可使电子系统发生电压谐 振，从而在线路上引起过电压，有可能击穿线路的绝缘。还可能 造成系统的继电保护和自动装置发生误动作或拒动作，使计算机  失控，电子设备误触发；并可对附近的通往设备和通信线路产生  信号干扰。为了保证电网的电压波形和质量，国家对波形质量做  出了规定，要求用户的设备注入电网的谐波电流不得超过国家规 定的标准。\n(4)供电频率允许偏差\n电网中发电机发生的正弦交流电压每秒钟改变的次数，称为频 率，或称供电频率。供电频率偏差是以实际频率和额定频率之差 △f 与额定频率f_N之比的百分数△f_N表示，即:\n\\begin{aligned}\n\\Delta f_{\\mathrm{N}}\\%=& \\frac{f-f_{\\mathrm{N}}}{f_{\\mathrm{N}}}\\times100\\% \\\\\n式中f——实际供电频率值,& \\text{Hz;} \\\\\nf_N——供电网额定频率,& \\text{Hz。} \\end{aligned}\n电力系统频率偏差额定值(我国技术规定为50Hz) 过大将严 重影响电力用户的正常工作。对电动机而言，频率降低将使其转速 降低，导致电动机功率的降低，将影响其所带转的机械的出力，并 影响电动机的寿命。反之，频率增高将使电动机的转速上升，增加 功率消耗，特别是某些对转速要求较严格的工业部门，频率的偏差 将影响产品质量，甚至产生次品。\n我国规定对频率允许误差，正常允许士0.2Hz,    根据系统容量 可以放宽到±0 . 5Hz 。 用户冲击引起的频率变动 一 般不得超过\n±0.2Hz。"]
[31,"电气系统节能在设计时应注意哪些方面?","电气系统节能，在设计中应把握两点： 一是降低电能在输送过 程中的各种损耗，二是选择高效的、易于运行管理的各种终端用电 设备，如电机、灯泡等。\n污水处理厂的电气系统主要包括设在变配电房的35/10kV 配 电系统、10kV/0.4kV 变压器、低压配电控制系统，以及分散布置 在全厂的电缆、电机及其它工艺设备、照明等。相应的，其电气损 耗源也主要是以上设备。\n节能设计主要从变配电房的选址、变压器配置、低压配电系统 无功补偿优化、减少电缆线损耗、电机配置及控制的优化、减少照 明系统损耗这几方面入手。\n(1)变配电房的选址 \n变配电房分35/10kV 高压配电房和10/ 0.4kV 低压配电房。高压配电房要处于负荷的中心，可与鼓风机 房合建以减少高压电缆的敷设。对低压配电房，可根据负荷的集中情况采用多点设置，并在负荷集中处与其它构(建)筑物如进水泵 房、回流泵房、污泥脱水车间等合建，既可以节省投资，又方便日常管理和降低能耗费用。\n(2)变压器配置  \n变压器的有功损耗主要包括空载损耗和负载  损耗。空载损耗是一个常数，它不随变压器的负荷变化而变化，而  负载损耗则是随着负荷电流的变化而变化，它与负荷电流的平方成  正比。空载损耗又称铁耗，它由变压器本身的硅钢片性能和铁芯制  造工艺决定，所以，在选择变压器时应选用节能型的，如 S9,    Sc9,SCB11   等油浸或干式变压器。负载损耗又称铜耗，大小取决  于变压器绕组的电阻和流过绕组电流的大小，与负载率的平方成正  比。因此，应选用阻值较小的铜芯变压器。 一般的变压器经济负载  率在50%左右，考虑到实际使用中有将近一半的负荷没有投入使  用，设计变压器的负荷率在75%～85%之间。由于城市污水处理  厂一般都要求超前建设，前期的污水量不足，负荷较轻。如果选用  一台变压器供电，必将造成变压器负载率更低，不利于经济运行， 此时应优先选用两台变压器供电，并根据污水处理厂的实际情况选  择投运变压器数量。有时采用一大一小两台变压器的搭配，更方便供电系统根据负荷情况切换运行模式。\n(3)低压配电系统无功补偿的优化  \n无功补偿可分为集中补 偿和分散补偿。分散于就地的无功补偿有以下好处：①简单可靠，因为只要在用电设备上并联一台合适的专用电容器就可以， 不需要外加其它保护装置。②能提高低压电网的功率因数，降低  了线损。③具有较好的经济效益。④提高了低压线路的功率因  数，减少线路末端电压波动。分散补偿对配电线路无功补偿效果  显著,但是对减少变压器铜损效果不太理想。集中装于低压配电  房的补偿，可以根据负荷情况调节总无功量，对减少变压器铜损  效果显著,但是对负荷配电线路没有效果。污水处理厂的负荷一  般比较集中，低压配电房选在负荷中心位置时，优先采用低压配  电集中补偿。\n(4)减少电能在线路传输中的损耗  \n①选用电导率较小材质的 电缆，这方面铜芯电缆比铝芯电缆有很大优势。虽然选用铜芯电缆 一次性成本比较高，但增加的投资可以在节约的电费中得到补偿。 ②减少电缆的长度，在设计时要优化电缆的走向，尽量把配电房设 置在提升泵房和风机房等负荷中心附近，可在距离较远、负荷也较 集中的回流污泥泵房等处设置分配电房进行二次配电，减少电缆的 用量和线路的损耗。③增大电缆的截面，对于较长的线路，选用的 电缆截面除满足载流量、热稳定、保护的配合及电压损失的要求 外，再加大一级导线截面，增加的一次性投资也会从减少的线路损 耗中收回。\n(5)电机配置及控制的优化  \n污水处理厂的主要设备是电 机，用于驱动各类水泵、污泥泵、风机、搅拌器(推进器) 等，因此，绝大部分的能耗都是由电机消耗的，这说明电机的 节能在污水处理厂显得尤为重要，也是最有节能潜力的部分。 影响电机能耗的因素有很多，包括电机本身的特性、电机容量 与数量的配置、电机的控制方式、电机的运行管理等。首先在  设计时，选用运行可靠、效率高的电机。另外，由于电机额定 功率因数一般都不会超过0.8,会产生附加无功损耗。这不但 使变压器和电缆损耗加大，而且使电源电压降低。电机的负载 率与功率因数有着密切的关系。电机“大马拉小车”带来的轻 载运行情况，是造成电机自然功率因数偏低，耗用无功比例较大，损失电能增加的重要原因。因此，合理选择电机容量，使 输出功率与机械负载功率相匹配，提高电机的负载率，是改善 其自然功率因数的有效办法。\n污水量往往随着季节、天气、用水时间等变化，目前的做法是 采用最大流量作为选泵依据，而且还留有余量，实际上电机全负荷 运行的时间不超过10%,相当部分时间电机处于低效运转。由电 机的轴功率 N=N_u/η(η        为运行效率)可见，电机处于高效运转 状态下可以节省大量电能。因此应选择合适的调控方式，合理调节 电机的输出负荷，保持电机的高效运转。\n(6)照明系统节能  \n污水处理厂的照明包括综合楼、车间的室 内照明和厂区的室外照明，照明设备的用量也比较大。选择灯具时 应优先选用直射光通比例高、控光性能合理的高效灯具和功率损耗 低、性能稳定的灯具附件。绿色照明型、环保照明型、节能照明型 由于能够改善人们的工作和生活环境又比较节能，目前已成为社会 的普遍标准。城市污水处理厂的室外照明应采用智能控制，由照明 自动控制装置或自动控制根据不同区域、不同时段自动控制灯具的 开关。室外照明相邻灯具由不同回路供电控制，由不同的开关控 制，方便自动控制系统和运行人员有选择性的开关，起到降耗节能 的作用。"]
[32,"如何通过提高功率因数实现节能?","我国目前的线损率约占7.2%,通过提高功率因数，可以降低 输电线路电流，从而降低线损。\n@CC09.jpg@$\n感性负载并入补偿电容后，电路中的电流 I= I_1+I_2,  但感性负载取用的电流仍维持电容器接入之前的数值不 变，负载吸收的有功功率也没有变化。即负载的工况未发生任何变  化。而电容所取的电流比电压超前π/2(I_1=I_2)的结果使总支路  上的电流 I  减小了。并联电容后电源向负载输送的有功功率 UIcosφ=UI_1cosφ_1     不变，而电源向负载输送的无功功率减小了， 即 UIsinφ≤UI_lsinφ_1 。从相量图也可看出电容电流相当于抵消了电流的虚线部分，这样负载所需的无功功率除了电源输送一部分 外，其余部分由电容“产生”的无功功率来补偿，这就是并联电 容提高感性负载功率因数的原理。其结果是补偿后线路工作电流 得到减小，因此线路上的线损也减少，这就是无功补偿节能的 根源。一般说来，线路线损率约为线路负荷的3%～5%。经过提高 功率因数，线损率可下降10%～60%,占系统供电负荷的 0.3%～3%。"]
[33,"当前电力方面有哪些实用节能技术?","(1)SVG    技 术  无功消耗也应在污水处理系统节能中加以 考虑，采用所谓的无功补偿节能技术。无功功率即电机空载功 率，其大小与电机的设计方法、材料选用、制造工艺及电机工 况直接相关。对于三相异步电动机来说，其功率因数 cosφ 较  低，额定负载时约为0 . 7～0 .9,在轻载时，只有0 .2～0 . 3。 如果使用无功补偿装置，则可提高功率因数 cosφ,   达到节能的 目的。\n要实现静止无功发生器 (SVG)    的技术，方法可以有很多种， 但一般实现起来成本较高，只适合大功率的中高压电力系统。而污  水处理系统一般都是中低压电力系统，当前提出了一种单桥逆变电路形成的 SVG 技术，其主电路采用 ADMC401 高速数字信号处理 (DSP)  芯片，通过单片机编程实现对无功补偿的自动控制，可使 功率因数 cosφ保持在95%以上。该技术针对中低压电机系统的特 点，经济、实用。\n(2)高效照明 主要有用于室内的高效荧光灯和用于室外的高 压放电灯。"]
[34,"变压器的节能管理应注意哪些方面?","变压器的节能管理，就是要在变压器的采购、安装、使用过程 中，尽量降低变压器的损耗，提高负载能力。为此，要注意以下 方面。\n(1)尽量选用低损耗、高效节能变压器，用高效节能型变压器  替代高能耗变压器。目前损耗最低的变压器当数非晶合金变压器。 在同等磁通密度下，非晶态合金铁芯的损耗仅为硅钢片铁芯的四分  之一，励磁功率约为硅钢片铁芯的一半；电阻率为硅钢片铁芯的3  倍。另外，由于非晶态合金箔带的生产工艺过程中直接喷成带状薄  片成品比硅钢片的生产工艺过程减少了铸锭、初轧(开坯)、热轧、 冷轧及其中间工序，使加工程序大为简化，整个工艺过程的能源消 耗仅为硅钢片铁芯生产过程的20%,堪称节能先锋。高能耗配电 变压器主要是指20世纪80年代生产并且还在使用的7系列变压 器，包括 SJ 、SJL 、SL7 、S7  等系列变压器。其铁损、铜损都比目 前广泛使用的 S9 系列变压器高出很多，如 S7 与 S9 相比，铁损高  出11%,铜损高出28%。而新型变压器，如 S10、S11 变压器比 S9 还要节能，非晶合金变压器的铁损只相当于S7 的20%。变压器  一般使用寿命长达几十年，不但可提高能源转换效率，而且在寿命  期节电效果相当可观，因此，应尽量选择低耗高效节能变压器。\n(2)优化运行模式，采取经济运行。所谓经济运行方式，是指 变压器在功率损耗最小情况下的运行方式，此时的电能损耗最小，运行费用最低。\n变压器的损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗，其与变压器 的技术特性有关，同时其又随着负载的变化而产生非线性的变化。\n①变压器有功功率损耗是由空载有功损耗和负载有功损耗两 部分组成。空载有功损耗主要是铁芯损耗，包括磁滞损耗和涡流损 耗两个部分。磁滞损耗与频率成正比，与最大磁通密度下的磁滞系 数的二次方成正比。涡流损耗与电网频率、最大磁通密度和铁芯叠 片的厚度分别成正比。 一般认为空载损耗是一个常数，它不随变压 器负载的变化而变化。\n有功功率损耗公式:\n\\Delta P=P_0+K\\beta^2(P_\\mathrm{K}-P_0)=P_0+K\\left(\\frac{S}{S_\\mathrm{N}}\\right)^2(P_\\mathrm{K}-P_0)\n式中  P_0—— 空载有功损耗， kW;\nP_k——  负载有功损耗，kW;\nK—— 负载波动损耗修正系数；\nβ——负荷率；\nS—— 负 荷 ，kW;\nS_N—— 变压器额定容量， kV·A;\nK—— 系数，取1.05。\n②变压器无功功率损耗主要由空载无功损耗和负载无功损耗 组成。空载无功损耗主要是变压器空载时电源侧的励磁功率，负载 无功损耗主要是变压器接负载时的漏磁功率。同理，引人负荷波动 系数 K 。其计算公式为:\n\\Delta Q=Q_0+K\\beta^2(Q_K-Q_0)=Q_0+K\\left(\\frac S{S_N}\\right)^2(Q_K-Q_0)\n\\begin{aligned}\\text{式中}&Q_0\\text{——空载无功损耗,}Q_0=I_0S_\\mathbf{N}/100;\\\\&Q_\\mathrm{K}\\text{——负载无功损耗,}Q_\\mathrm{K}=U_\\mathrm{K}S_\\mathrm{N}/100。\\end{aligned}\n在实际计算过程中，引入无功经济当量 Ka,    它是指变压器每 减 少 1kvar  无功功率消耗时，引起联接系统有功损失下降的值 (kW) 。 经济当量数值与国家、地区、电力系统结构及变压器装设地点等因素有关，取值0.2～1.2。\n由以上分析，得到变压器综合功率损耗计算公式如下：\n\\Delta P_{\\mathrm{ZH}}=P_0+K\\beta^2(P_\\mathrm{K}-P_0)+K_\\mathrm{q}Q_0+K_\\mathrm{q}K\\beta^2(Q_\\mathrm{K}-Q_0)\n根据有关的数学计算，可以进一步推导出单台变压器或多台变 压器并联时的最佳工况点，从而确定不同的经济运行方式。\n一般说来，要实现变压器的经济运行，可采用以下方法：充分 利用现有设备，通过详细分析和计算比较，选择技术参数好的变压 器；变压器平均负载系数应大于70%;平均负载系数经常小于 30%时，应酌情调换小容量变压器；提高负载功率因数，以提高变 压器输送有功功率的能力；合理配置负载，尽量减少变压器的运行 台数。对不合理的运行方式，可用新增变压器来实现经济运行。在 技术管理上可采取以下措施：减少变压器的降压次数，以减少变压 器的损耗；在安全条件允许下，对于变比小于2的变压器，尽量采 用耦变压器；尽量提高功率因数，降低变压器的无功功率；应做好 变压器的散热，降低变压器的温度。"]
[35,"电机的能量损耗包括哪些方面?","污水处理厂中大量的用电设备都采用电机驱动，即通过电动机 将电能转化为机械能。常用的电机为三相交流电机，电流通过电动 机绕组产生旋转磁场，磁场使得电机轴旋转，带动相应的设备。\n电动机主要由定子、转子和电刷组成。因此，其能量损耗也主 要消耗在这些方面，包括可变损耗、固定损耗及其它杂散损耗。可 用以下公式表示：\n\\Delta P_{\\mathrm{ZH}}=P_0+K\\beta^2(P_\\mathrm{K}-P_0)+K_\\mathrm{q}Q_0+K_\\mathrm{q}K\\beta^2(Q_\\mathrm{K}-Q_0)\n\\text{式中,}\\sum P\\text{ 为电机总损耗;}P_{\\mathrm{Cul}}\\text{ 为定子铜耗;}P_{\\mathrm{Cu2}}\\text{ 为转子铜}\\\\\\text{耗;}P_{\\mathrm{Fe}}\\text{为铁耗;}P_{\\mathrm{mec}}\\text{为机械损耗;}P_{\\mathrm{ad}}\\text{为附加损耗。}\n① 可变损耗是随负荷变化的损耗，包括定子电阻损耗(铜损) P_{cu₁} 、转子电阻损耗 P_{cu₂} 、电刷电阻损耗和其它杂散损耗 P_{ad}。\n② 固定损耗与负荷无关，包括铁芯损耗 P_{Fe}和机械损耗 P_{mec}。 铁损又由磁滞损耗和涡流损耗所组成，与电压的平方成正比，其中磁滞损耗还与频率成反比。\n③ 其它杂散损耗 P_{ad}是机械损耗和其它损耗，包括轴承的摩擦 损耗和风扇、转子等由于旋转引起的风阻损耗，也视为随负载而变 的损耗。\n由于电动机存在着各种损耗，所以在考虑电动机节约用电时， 就要研究降低电动机各部分能量损耗，合理选择电动机。"]
[36,"电机的节能管理应注意哪些方面?","根据电机能耗公式：电机能耗=功率×时间，可知电机的节能 管理，要从减少运行时间和降低运行功率着手。 一是注意减少电机 的空转，避免做无用功；二是加强管理，使电机工作在高效区，以 延长电机的有效使用年限；三是使用高效电机。具体说来，有以下 几点：\n① 减少空转时间。对电机来说，最直接的节能方式就是关闭 空闲不用的电机，从而消除空转损失。但这种方法看似简单，但在 实际中要求加强检查，或采取自动控制。这样可以节约很大一笔 费用。\n② 选配合适的电机，避免“大马拉小车”的现象。\n由于种种原因，如：设计时不清楚实际的荷载，采取了保守设 计；设计人员或设备供应商故意采用有富裕功率的电机；设备更新 时找不到恰好合适的电机而选择了较大型号的电机，而后来即便有 了合适的电机仍未及时更换；考虑到将来的发展，留有较大的余 地；工艺变化如进水量的减少导致电机容量过剩等，都会导致电机 与驱动的设备不匹配的现象。\n③ 合理选定电机电压。因为低压异步电动机效率高，利于节 电且检修便宜，减少一次性投资，其控制设备采用低压电器即可。 因此，凡是供电线路短，电网容量允许，且起动转矩和过载能力要  求不高的场合，以选用低压异步电动机为宜。\n而如选用同功率的高压电动机， 一方面增加了一次性投资，且 效率比低压电动机低2%左右。但是对于那些供电线路长、电网容 量有限、起动转矩较高或要求过载能力较大的场合，以选用高压电动机为宜。\n④ 加强维护，确保电机的清洁，良好的润滑。按照电机的使 用说明进行保养是保证电机高效长寿命的最有效的方法。\n⑤ 优先选择高效电机。 一般标准电动机效率曲线是不平稳的， 随负载的大小变化，效率变化幅度较大。而高效节能电动机的效率  曲线则相对平坦。另外，高效电机比标准电机功率损耗减少可  达30%。\n⑥ 当某台电机损坏后，可根据实际情况选择重绕、重买标准 电机，采购高效电机等几种选择。 一般认为，若损坏的电机为标准 电机，且已经过一次或多次重绕时，若再次重绕的价格为新购电机 价的二分之一以上，就应该采用新购电机的方案。"]
[37,"如何判断电机设备处于高效工作区?","三相异步电动机在污水处理厂的应用较为广泛，其运行状态是 否处于高效工作区，将直接影响着企业的电力费用。但由于很多污  水处理厂的技术力量薄弱、测量手段缺乏、管理缺位、没有节能意  识等原因，人们往往不清楚使用的电机是否处于高效状态，更不知  道运行效率到底有多少。电机的效率不易直接测量，计算也较复  杂，运营单位又往往只有简单的仪表，较难判断电机的实际运行状  态。为此， 一个简单、直观的方法是根据电机特性曲线，采用简单  的仪表初步判断 Y 系列低压鼠笼式电机运行是否处于高效状态， 简述如下。\n(1)根据电流-效率特性曲线进行判断。电流-效率特性曲线反 映了电机效率随电流变化的特征。通过对 Y 系列电机的分析可知： 不同型号的电机额定状态下效率η值不同， η的最大值也不同，用 η/η_{额定}作为电机特性曲线的一个变量，得到如下图所示特性曲线，能够较好地适用于不同型号 Y 系列电机。\n@CC10.jpg@$\n电流标幺值 I^* 处于0.8～0.9附近，效率η达 到最大值； I^*>0.6时，η较高；电流标幺值I^*<0.6       时，效率η 开始迅速下降，直至到空载状态降到0。所以，在 I^*>0.7     时可以得到较满意的效率，对于 I“<0.7 时可以考虑进行节能改造；对 于 I^*<0.6     的电机，应当进行节能改造。\n(2)根据效率特性曲线与功率因数进行判断。功率因数 cosφ与效率随负荷率β的增加有相似的变化规律。如下图，异步 电动机在空载时定子电流近似等于励磁电流，功率因数很低，通常小于0.2。当负载增加时，定子电流中的有功分量增加，使功率因 数很快上升，当接近额定负载时，功率因数达到最大值， 一般约为 0.75～0.9。\n@CC11.jpg@$\n根据功率因数与效率随负荷率有相似变化规律的特点，可 以得到曲率变化不大的功率因数-效率特性曲线，上图（a）中，由功率因数 cosφ 可以得到较准确的效率。其中，功率因 数可以通过仪表直接测量，而由功率因数就可大致估计电动机 的效率。 一般说来，当功率因数达到额定功率因数的93%时， 效率能够达到额定效率的95%。此时电机的负荷系数β大约在 0.6。低于此值时效率和负荷系数都很低，应该对电机进行必要的调整。"]
[38,"什么是高效电机?","高效电机 (high   efficiency  motor)  是指与通用标准型电动机相 比，具有更高效率的电机。\n高效电机从设计、材料和工艺上采取措施，例如采用合理的 定、转子槽数、风扇参数和正弦绕组等措施，降低损耗，效率可提 高2%～8%,平均提高4%。据资料介绍，中国电动机总容量在 2002年约400GW,   其中近80%为中小型，年用电量660TW·h。中小型电动机平均效率87%,国际先进水平为92%,由此推算中 国中小型电动机节电潜力约为12TW·h。\n从节约能源、保护环境出发，高效率电动机是目前的国际发展  趋势，美国、加拿大、欧洲相继颁布了有关法规。欧洲根据电动机 的运行时间，制定的 CEMEP  标准将效率分为 effl (最高)、 eff2、 eff3  (最低)三个等级，从2003～2006 年间分步实施。最新出台 的 IEC 60034-30标准将电机效率分为 IE1  (对应 eff2) 、IE2   (对应 eff1) 、IE3 、IE4   (最高)四个等级。我国承诺从2011年7月1日 起执行 IE2 及以上标准。\n高效电机之所以有更高的效率，主要原因如下：\n在定子和转子中使用了薄钢；使用了电磁性能更好的钢合金； 增加了更多的钢，从而增加了定子中的绕组体积；提高了转子的 slot 设计；使用了更小同时效率更高的风扇。\n一般电动机常年运行，其效率高低直接决定其耗电多少，例 如： 一台45kW 电机效率提高1%,年节电近4000kW·h 。Y    系列 电机比JO 系列电机效率平均高1.5%左右，而高效电机比Y 系列 电机效率还要提高3%左右，所以企业在淘汰、更新、调换电机 时，就应优先选用 YX 、YE 、YD 、YZ   等系列的高效电机，节电效果明显， 一般1～3年内可收回全部更新电机的投资。"]
[39,"高效电机的节能效果如何计算?","高效电机的节能效果可通过每年的节省费用表示。 年节省费用公式为：\n\\begin{aligned}\n&\\text{节省费}& \\text{用(元/年)}=P\\times L\\times T\\times C\\times(100/E_{\\mathrm{std}}-100/E_{\\mathrm{ee}}) \\\\\n式中P——& 电机铭牌功率,kW; \\\\\n\\text{L}& 负荷率(满负荷的百分比); \\\\\nT-& 每年的运行时间,h; \\\\\n\\text{C-}& 年平均电费,元/(kW·h),它应当包括基本电费和 \\\\\n&&&用电电费; \\\\\nE_{\\mathrm{std}}& 标准电机的铭牌效率,%; \\\\\nE_{\\mathrm{ee}}& 高效电机(energy-efficientmotor)的铭牌效率,%。 \n\\end{aligned}\n在美国，使用高效电机有可能获得部分资金补贴，因此，新购 高效电机的资金回收期可用下式计算：\n回收期(年)=(高效电机价格一现金补贴)/每年节省费用\n若是对现有标准电机进行更换，回收期计算公式中应考虑现有 电机的残值、拆除费用和高效电机的安装费用，这种情况下的回收期公式为：回收期(年)=(高效电机价格+高效电机安装费用+ 旧电机拆除费用一旧电机残值-现金补贴)/每年节省费用。"]
[40,"污水处理中的输送能耗如何计算?如何降低这部分能耗?","各个行业对水、气的输送都消耗了大量的电能。据统计，仅水 泵、风机两者耗电量就约占全国用电总量的43%,其中，水泵用 电量至少占21%,而离心泵用电量又占其中的70%,占全国供电 量的14 . 7%。\n污水处理中，污水、污泥和药剂等物料的输送能耗同样占了很 大的比例，了解这部分的能耗构成，设法降低输送过程中的能耗十 分必要。\n污水或污泥、药剂等液体的输送，其主要形式为泵送，其能耗的公式为：\nE=\\frac{h\\cdot\\rho_\\mathrm{w}\\cdot V\\cdot g}\\eta \n\\text{式中,}E\\text{ 为所需能耗;}h\\text{ 为输送过程中的阻力损失;}\\rho_\\mathrm{w}\\text{ 为污水}\\\\\\text{密度;}V\\text{ 为输送体积;}\\eta\\text{ 为泵总效率;}g\\text{ 为重力加速度常数,}\\\\\\text{9. 82m/s}^2\\text{。}\\\\h\\text{ 的计算可采用汉斯-威廉姆斯(Hazen Williams)公式}:\nh=6.05\\frac L{D^{4.87}}\\cdot\\left(\\frac QC\\right)^{1.85}\n式 中 ，h 为阻力损失，m;L为管道的当量长度(包括管线直 线段的长度和变头、三通、大小头等管件的当量长度),m;D     为 管道直径， mm;Q为 流 量 ，L/min;C为汉斯-威廉姆斯常数，它 是表征管道阻力的常数。\n根据以上两个公式，欲降低输送能耗，可从下面几方面考虑：\n(1)减少不必要的输送量V 。如对排水管网加强管理，减少雨 水进入，以及地下水向管网的渗漏。通过加强对工艺参数的控制， 减少回流量；或通过提高排泥浓度来降低剩余污泥的体积输送量。 在药剂的配制上，可经过综合比较，确定最佳的药剂浓度，从而维 持一个较为合理的输送量。\n(2)降低输送流体的密度p 。在实际应用中，要防止流沙等密 度大的物质进入污水处理系统。也可通过预处理的方法去除可沉物 质，降低污水的密度。另外，污水的密度与温度有关，特别是在冬 季，要采取合理的措施防止污水温度过度下降，否则既不利于生物 处理，也增加输送能耗。\n(3)降低输送中的阻力损失 h,   可以从管材、管径、管配件等 多方面采取措施。如适当加大管径，降低流速；采取粗糙度低的新 型管材；合理的管路设计；在脱水泥饼的输送中使用减阻剂；采用 节能的阀门等。\n(4)提高输送系统的效率η。包括泵的效率、电机效率等。\n污水处理过程中除采用泵输送外，还采用皮带机、有轴螺旋或  无轴螺旋进行粉体材料、脱水污泥、栅渣的输送。在生产实践中， 要了解这类物料和设备的特点，以选择合适的节能方法。必要时可  向设备制造商咨询。"]
[41,"污水管网的漏水量和浪费的能量如何计算?","输送管网的渗漏是一种常见问题。管壁破损造成的渗漏分为管 内液体向管外的渗漏(外漏)和管外液体向管内的渗漏(内漏)。 此外，阀门内部的止水功能出现故障，也会产生管内泄漏，带来一 系列的问题。\n污水管网由于种种原因造成内漏外漏，从而影响到污水处理厂 的能耗。特别是内漏，即地下水或雨水进入管网，会造成输送能耗 和处理能耗的加大，处理系统水力负荷超过设计要求造成设备的过 载，还使污水处理厂向环境排放的污水量增加。据某厂多年的运行数据，暴雨季节的污水量可达晴天时污水量的104%～110%。\n对压力排水管网事故点漏水量的计算， 一直是管网事故中水力 计算问题的一个难点。根据水力学孔口出流公式，它与泄漏面积和 事故点的压力有关。事故点的泄漏面积是一个不确定的参数，不同 的管段，事故位置及事故原因，所引起的损坏形状和尺寸也各不相 同。 一般而言，由外力机械损坏到加荷载引起的管道裂缝、穿孔等 损坏尺寸较大；由内部超压导致管道损坏尺寸也较大。\n管网漏失的经验公式为：\n\\begin{aligned}&&Q=\\lambda H^{1.18}\\\\\\text{式中}&&Q\\text{——漏失流量,m}^{3}/\\mathrm{s};\\\\&&\\lambda\\text{一一漏失系数;}\\\\&&H\\text{一一漏失处自由水压,kPa。}\\end{aligned}\n气体、液体压力能量是通过电力来获得的，所以压力能是一种 高品位的能源，无论是管道、阀门的内漏和外漏，都是一种直接的 能量损耗。必须采取有力措施加以避免。"]
[42,"污水处理厂在泵的管理上有哪些影响效率的现象?","污水处理厂的泵有多个类型，其中主要有离心泵，用于污水、 剩余污泥的输送；有计量泵，主要用于加药和浓缩后的污泥计量； 还有柱塞泵，用于脱水后高黏度泥饼的输送。\n在泵的管理上，可能会有以下浪费能源的现象：\n(1)维护量过大。造成维护量过大的主要原因有：泵太大而不 得不采用节流方式运行；叶轮或外壳的严重磨损；不适于现状操 作；泵的汽蚀。\n(2)流量或压力变化太大。 一般认为当正常流量或压力低 于最大值的75%时，就会由于过度节流或旁通等原因造成能量 浪费。\n(3)旁通。无论是控制系统或是为保护而采用了旁通方式都会浪费能源。\n(4)节流控制阀。通过控制阀的压力降代表着能量的浪费，而 浪费的多少与压力降或流量成正比。\n(5)定压/定流节流操作。当水泵必须采用节流方式在某一恒 定压力或流量情况下运行表示着能量的浪费。\n(6)泵或阀噪声较大。泵的噪声一般表示因为过分节流或流量 过大而造成泵的汽蚀，而控制阀或旁通阀的噪声通常意味着通过阀 的压力降太大，相应地能量损失也大。\n(7)多台泵并联系统。当多泵并联时，由于旁通流量过大，或 不必要的泵的开启，或维持过高的压力或泵之间有较大的流量冲 突，产生水阻现象，都会造成能量的浪费。\n(8)偏离了设计工况。改变了泵的工况条件(扩建、规模缩小 等)都可能导致泵的效率下降。\n(9)存在着小流量且高压力的工序。这样的工序如带压机冲洗 或机栅冲洗，可能会导致整个系统在较高的压力下工作。\n(10)泵的容量过大。由于容量过大，水泵输送了超过实际需 要的压力和流量，造成能量的浪费。\n针对水泵管理中的问题，可采取以下节能措施：降低压头； 减少渗漏以相应减少输送量；采取预防性定期维护方法，减少泵故障概率，延长使用寿命；对泵进行变频调节或其它变速调节的方法。"]
[43,"水泵的能量损失包括哪些方面?","污水处理厂的水泵按使用功能的不同可分为污水提升泵、砂 泵、气提泵、泥饼泵、加药泵(计量泵)等。\n水泵的能量损失包括以下三部分：\n(1)容积损失：泵的泄漏造成的能量损失称为容积损失，相应 的效率称为容积效率，记作η。\n(2)水力损失：由于流体流过叶轮、泵壳时产生的能量损失为 水力损失，相应的效率称为水力效率，记作\\eta_{2}。\n(3)机械损失：泵在运转时，在轴承、轴封装置等机械部件接 触处由于机械摩擦而消耗部分能量，称为机械损失，相应的效率为 机械效率，记作\\eta_{3}。\n泵输出的有效功与输入能量之比称为泵的效率，可以直接反映 能量损失的大小。\n\\text{泵的总效率(又称效率)}\\eta=\\eta_1\\times\\eta_2\\times\\eta_3\n对离心泵来说，η一般可达到0.6～0.85 左右，大型泵可达 0.90。水泵的铭牌参数表示了最高效率下的流量、压头和功率。"]
[44,"如何选择高效节能的水泵?","当前运行泵和泵产品(泵+电动机)的效率普遍偏低；泵组选  型过大、系统损耗过大、运行控制方式落后。因此，水泵要节能降  耗，就得提高设备效率(生产和采购),确保系统损耗经济合理、 调速运行到位，把水泵机组能耗降下来。而采用高效水泵，采用高  效率的设备是降低输送能耗的一个重要方面。\n所谓高效节能的水泵，实际是高效泵和高效电动机组成高效泵 机组。其表现特征为泵效率高，泵轴功率、额定功率低，电动机效 率高、功率因数高和同级转速高以及满载电流低。\n泵的效率等于泵出水的能量除以输入功率。泵的设备(产品) 效率节能，就是生产、使用高效设备(产品)节能，这是基础性节 能，是用于同类产品相比，在相同入口压力下，提供相同流量、扬 程和气蚀余量，其耗电量少的产品比较节能。设备效率节能与按负 荷需要提供低于额定流量所节省能量的节能有区别。前一种节能方 式与泵效率、电动机效率有关，即与水泵机组效率(水泵机组效 率=泵效率×电动机效率)有关。\n污水处理厂高效泵的要求如下：\n(1)潜污泵至少应符合《环境保护产品技术要求  潜水排 污泵》 (HJ/T336—2006)   标准的要求。\n(2)水泵的效率达到 GB19762—2007  标准的能效基准值水平 或以上，配套电动机达到GB  18613—2002 标准的节能评价值水平 及以上，配套轴承及轴封提高到国外高效泵的可靠性水平。有人估 计，在这种情况下，水泵机组的节电量就可使全国用电量减少浪费 约3%甚至4%。若以2005年全国发电量为基准，按节电3%目标 计算，可节电742.41 亿千瓦 · 时，相当于三峡电站年发电量 989.88亿千瓦·时的75%。\n现在，某些规格的高效泵机组的最高组合效率可达82.72%~ 84.04%(即泵88%×电动机94%～95.5%)、84.55%(即泵89%×电 动机95%)和85.95%(即泵90%×电动机95.5%)。而有些厂家销售 的泵产品效率不高或很低，其机组效率仅为57%～60%,低于高效机 组3%～19%;而且泵型陈旧，配套电动机档次次低。"]
[45,"水泵叶轮切割对节能有什么影响?","1)水泵效率不仅与其流量、扬程有关，也与比转速有很大关系，如下图所示。\n@CC12.jpg@$\n随着流量的提高，当比转速增加时， 水泵效率也得以提高，继续增加比转速，效率又降低。因此，不同 的水泵，其效率与比转速有一个最佳对应值。通过对叶轮切割，在 基本上不改变其比转速的情况下，可维持水泵效率不发生大的  变化。\n(2)叶轮切割后，水泵扬程降低，功率消耗减少，在效率基本 不变的前提下，达到节能的目的。\n据统计，采用阀门节流来调节流量，大约浪费20%以上的能  源。因此，根据国内外介绍的经验，采用变速调节及切割叶轮外径 的方法，可以避免节流损失。其中变速调节适用于变工况的情况， 而切割叶轮外径适用于固定工况的情况。\n当离心泵的转速一定时，通过切割叶轮直径 D, 使其变小，能 够改变特性曲线，这就是水泵的切割定律。\n水泵的流量、扬程、轴功率与叶轮直径分别呈一次方、平方和 立方关系，见下式。这称为水泵的相似定律。\n\\begin{cases}\\frac{Q_1}{Q_2}=\\frac{D_1}{D_2}\\\\\\frac{H_1}{H_2}=\\left(\\frac{D_1}{D_2}\\right)^2\\\\\\frac{P_{\\mathrm{a1}}}{P_{\\mathrm{a2}}}=\\left(\\frac{D_1}{D_2}\\right)^3&\\end{cases}\\\\\\text{式中}\\quad\\mathbb{Q}_1\\text{,}H_1\\text{,}P_{\\mathrm{a1}}\\text{——叶轮直径为 }D_1\\text{ 时的流量、扬程、轴功率;}\\\\\\mathbb{Q}_2\\text{,}H_2\\text{,}P_{\\mathrm{a2}}\\text{——叶轮直径为 }D_2\\text{ 时的流量、扬程、轴功率。}\n\\begin{aligned}\\text{式中}&Q_1,H_1,P_{\\mathrm{al}}\\text{ ——叶轮直径为 }D_1\\text{ 时的流量、扬程、轴功率;}\\\\&Q_2,H_2,P_{\\mathrm{a2}}\\text{——叶轮直径为 }D_2\\text{ 时的流量、扬程、轴功率。}\\end{aligned}\n根据水泵的相似定律与切割定律，可根据运行工况对水泵叶轮 进行分割，以使水泵在高效区工作。\n适用条件为同一型号泵、同一液体、同一转速下直径 D 的 切 割量小于5%,同一台泵，当转速不变时，将叶轮外径稍加切割，可以认为泵 的效率几乎不变。\n当用叶轮切割办法改变泵性能时，不能完全照搬公式，需要根据试验情况对前面的相似定律进行调整。实验表明，如果按相似定 律计算的直径切割叶轮，那么切割叶轮达不到期望的性能。叶轮的 切割量越大，实际性能与期望的性能之间差距越大。\n叶轮外圆允许的最大切割量见下表。其性能参数可按下述各 式进行换算。叶轮切割量不应大于原叶轮直径的70%,否则引起效率的显著下降，同时可能出现不稳定的泵扬程曲线。\n| 比转速ns | 允许切割量 | 效率下降 (每切割百分比) |  \n| --- | --- | --- |  \n| ≤60 | 20% | 每切割10%效率下降1% |  \n| 60～120 | 15% | 每切割10%效率下降1% |  \n| 120～200 | 11% | 每切割4%效率下降1%  |  \n| 200～300 | 9% | 每切割4%效率下降1%  |  \n| 300～350 | 7% | 未给出 |  \n| 350以上 | 0 | 未给出 |\n改变水泵的比速可以改善水泵的效率，不同规格流量水泵在不 同比转速下的效率呈现较大差距，如下图所示。@CC12.jpg@$\n由图可知，低比转数的水泵效率一般较低，因此，可通过切割叶轮的办法加大比转 速，提高水泵的效率。\n但对于n₃ 为130～210的高比转速泵，若其叶轮直径与进口直 径比大，则切割的余地较小，切割叶轮量不应大于原始叶轮直径 的 9 0 % 。"]
[46,"变 频 调 速 是 如 何 实 现 节 能 的 ?","在污水处理过程中，水泵的出水量需按工艺控制的要求进行变化 调节。但由于种种原因，水泵额定容量会比实际需要高出很多，存在 “大马拉小车”的现象。由于水泵未运行在额定工况下，不仅造成使用 效率低下和电能的大量浪费，还会影响到设备的安全和使用寿命。因 此，需要调节外部管网或水泵的工作曲线，以使两者相匹配。\n传统的调节方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度改变 管网特性曲线，进而调节输水量。但这种方式造成水泵的输出功率 大量的能源消耗在挡板、阀门的节流过程中，并没有实现真正意义 上的节能。\n由于水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系， 当水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此，可通过改变转速来调节输出。目前， 一般认为最有效的节能措施就是采用变频 调速：\n采用变频器驱动具有很高的节能空间，节电率可达20%~ 50%,具有显著的经济效益。因此，许多国家均已指定流量压力控 制必须采用变频调速装置取代传统方式，我国《能源法》第29条 第二款也明确规定风机泵类负载应该采用电力电子调速。\n水泵变频调速节能装置的节能原理如下。\n(1)变频调速节能\n变频调速的基本原理是根据感应电机工作原理中的转速与电源频率的关系：\n\\begin{aligned}\n&&n{=}60f(1{-}s)/P \\\\\n\\text{式中}& f——水泵电机的电源频率,Hz; \\\\\n&P——电机磁极对数; \\\\\n&&一电机的差转率,在额定负荷下,其值为0.01~0.05; \\\\\n&n——电极转速,转/分。\n\\end{aligned}\n由上式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率 f,   就可以平  滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少， 电动机输入功率也随之减少。这就是水泵变频调速的节能作用。\n当电机带动水泵时，根据流体力学公式 P(功率)=Q(流量)×H  (压力),流量Q 与转速 n 的一次方成正比。压力 H 与转速n 的平方成 正比，功率P 与转速n 的立方成正比。如果水泵的效率一定，当要求 调节流量下降时，转速n 可成比例地下降，而此时轴输出功率P 成立 方关系下降，即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例 如： 一台水泵电机功率为55kW, 当转速下降到原转速的4/5时，其耗 电量为原耗电量的51.2%(28.16kW),   省电48.8%,当转速下降到 原转速的1/2时，其耗电量为6.875kW,  省电87.5%。\n(2)功率因数补偿节能\n无功功率不但增加线损，使设备发热，还会由于功率因数的降  低导致电网输送有功功率降低，大量的无功电能消耗在线路当中， 设备使用效率低下，浪费严重。\n根据公式\n\\begin{aligned}P&=\\mathrm{Scos}\\varphi\\\\Q&=\\mathrm{Ssin}\\varphi\\end{aligned}\n式 中 ，S 为视在功率； P 为有功功率；Q 为无功功率；cosφ为 功率因数。可知功率因数cosφ 越大，有功功率 P 越大，普通水泵 电机的功率因数在0.6～0.7 之间，使用变频调速装置后，由于变 频器内部滤波电容的作用，cosφ≈1,     从而减少了无功损耗，增加 了电网的有功功率。\n(3)软启动节能\n未使用变频调节时，电机通常采用直接启动或 Y/D 启动，启动电 流等于4～7倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲  击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对  挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用 变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始， 最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求， 延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。\n同样道理，离心风机的工作原理与水泵类似，也可采用相应的 变频调节以减少浪费，达到节能目的。"]
[47,"循 环( 冷 却 )水泵如何节电?","污水处理厂的循环水泵一般用于污泥的回流或冷却水的输送。 循环水泵具有流量大、扬程低的特点。\n循环水泵的节电同样需要从三个方面加以考虑：(1)选用高效 率的水泵机组。效率应包括泵效率和配套电机的效率。由于大流量 和低扬程的工况要求，循环水泵应以轴流泵或混流泵为主。(2)提 高管网系统的效率，降低系统阻力。 一是降低提升高度，如改堰上 出流为潜水出流、缩小明显的液位差。其次是管路的合理设计。通 过慎选管径、管材和阀门达到减少动压头的目的。另外，管网的特 性会随着使用年限的延长而发生变化，因此，还要进行及时、正确 的维护，使系统能够减缓因使用而带来的能耗上升。(3)根据使用 工况来调节，如对水泵进行变速调节或叶轮切割，使水泵运行在高效工况点上。\n因此，循环水泵节能可以分为两类： 一类是针对水泵方面的。 一是可以对水泵重新选型，但通常仍很难保证标准泵与需求泵的性  能完全符合；二是对泵整体重新设计或重新设计泵的叶轮(或压出 室),做到“量体裁衣”,这种做法效果好，但对泵整体重新设计投  资大，耗时长；相对而言，若只对泵的叶轮或压出室重新设计，则  投资较少，见效较快。三是对泵的叶轮叶片进行切割或加长。当泵  的实际工况长期偏离其额定工况，且偏离量不是特别大的情况下， 可以考虑切割或加长叶轮叶片，但要注意切割或加长量对叶轮叶片  性能的影响。四是改变泵的调节方法，优化运行方式。调节方法通  常可分为非变速调节和变速调节两大类。目前，应用较多的高效调  节方法是变速调节，如双速电机调节，变频调节等。根据实际需  要，通过改变转速，使泵在流量范围内进行调节，从而保证其始终  在高效区工作。\n需要指出的是，泵叶轮的结构参数如叶片进口安装角、进口边布置方式、叶片出口边宽度、叶片数、叶片包角、叶片出口安装角 及与叶轮相关的压出室结构等都影响泵的性能。因此，对泵进行节 能改造，特别是重新设计泵、叶轮或压出室时，叶轮结构参数的影 响必须加以考虑。\n另一类节能是针对管路系统的。通过改进泵的管路系统，降低 流体流动的阻力损失。有时泵的性能下降是由于管路系统流体流动 的阻力损失过大造成的，改进泵的管路系统，改善流体的流动状 况，可以起到节能的作用。\n相当一部分循环水泵严重偏离设计参数， 一般都出现偏右工况 运行，即运行在Q-H  曲线的右侧，此时冷却水温差偏小，水泵前 后的压差偏小，水泵电机的电流值超标，会导致能耗过大，造成能 源极大浪费；由于循环水泵偏离设计工况运行，导致极易产生叶轮 汽蚀、电机噪声大等现象，严重影响设备使用寿命。偏离设计工况 运行，虽然降低了系统阻力，但增大了管路投资，而循环水泵仍然 选择高扬程泵，达不到降低运行费用的预期效果；而且为选择高扬 程循环水泵增加了设备初投资；还有，水泵电能消耗成立方倍的增 长，运行费用浪费严重。\n再就是操作维护方面。应加强对进出冷却水水温的分析，及时  找到浪费原因，采取节能措施。例如，对常规冷却水泵来说，当冷却水进出口温差小于4～5℃时，会出现“小温差，大流量”现象， 此时水泵做一部分无用功，而对水泵进行变频控制或以小泵替代大泵就可以节省大量电能。"]
[48,"在对水泵变频调速时应注意什么?","由前面的叙述可知，水泵采用变频调速具有很多优点： 一，可  以灵活、准确地实现目标水量的输送，保证了后续处理构筑物的稳  定运行，有利于实现工艺控制目的，这也是采用变频调速最主要的  目的；二，防止了电机的频繁启停，延长了设备使用寿命。而且减 少了电机直接启动对电网的冲击电流，这对大功率水泵尤为明显。 三是通过变频降低了水泵转速，减少了由于提升水量过大或扬程过高带来的浪费，节省了电能。\n尽管安装变频有很多优点，但任何事物都应一分为二。在污水 处理厂内应用这一节能技术时，也应注意以下几点：\n(1)水泵调速也有其范围，超出范围将引起效率的极大下降。 一般说来，变频调速不宜低于额定转速50%,最好处于75%~ 100%,并应结合实际经计算确定。由于水泵调速通常是减速问题， 当采用变频调速时，原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均  发生了较大的变化，另外如管路特性曲线、与调速泵并联运行的定  速泵等因素，都会对调速的范围产生一定影响。超范围调速则难以 实现节能的目的。因此，变频调速不可能无限制调速。(2)变频泵和工频泵并联运行时，要尽可能使两种泵都在高效 区工作。水泵系统往往是多台水泵并联供水。由于投资昂贵，有时 不可能将所有水泵全部安装变频调速，所以一般采用调速泵、定速 泵并联运行。在这样的系统中，应注意确保调速泵与定速泵都能在 高效段运行，并实现系统最优。此时，定速泵就对与之并联运行的 调速泵的调速范围产生了较大的影响。主要分以下两种情况： 一， 同型号水泵一调一定并联运行时，虽然调度灵活，但由于无法兼顾 调速泵与定速泵的高效工作段，因此，此种情况下调速运行的范围 是很小的；二，不同型号水泵一调一定并联运行时，若能达到调速 泵在额定转速时高效段右端点扬程与定速泵高效段左端点扬程相 等，则可实现最大范围的调速运行，但此时调速泵与定速泵绝对不 允许互换后并联运行。\n(3)要注意电机效率对调速范围的影响：在工况相似的情况 下， 一般有 N∞n³,   因此随着转速的下降，轴功率会急剧下降， 但若电机输出功率过度偏移额定功率或者工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终都影响到整个水泵机组的效率。而  且自冷电机连续低速运转时，也会因风量不足影响散热，威胁电机安全运行。"]