地埋式污水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計研究

譚偉，付浩程

（中國市政工程西南設(shè)計研究總院有限公司，成都610081）

0 引言

污水處理工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，基于以往調(diào)查可知，污水處理廠大多建設(shè)在建筑高樓或小區(qū)附近，設(shè)備長期運行工作對居民生活及人們工作產(chǎn)生了極大影響，一味強調(diào)重視功能卻忽視外觀美感的污水處理站建設(shè)，其與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)性也在逐漸降低。在這種情況下，污水處理廠就要積極提出新思想、新觀點，便于為污水處理設(shè)計工作更好開展奠定良好基礎(chǔ)，基于城市占地愈加嚴峻條件下不斷進行綜合實踐探索，通過一系列完善健全措施手段來促使污水工程每一環(huán)節(jié)內(nèi)容都能充分發(fā)揮自身作用，進而取得較高經(jīng)濟效益和社會效益。

一般來說，地埋式污水處理廠大多機械設(shè)備都被安放在地下場所，這樣一來，即使設(shè)備長期處于運行狀態(tài)也不會對地面建筑或居民帶來任何影響，大大降低了城市噪音污染，再加上地埋式污水處理廠常期處于封閉式環(huán)境下，因而能及時對其產(chǎn)生臭氣實施處理手段，防止其對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染破壞。此外，地埋式污水處理廠還可以徹底突破以往傳統(tǒng)地上建筑物施工模式，周圍設(shè)置公園、停車場及商業(yè)建筑等配套性設(shè)施，實現(xiàn)土地資源的有效利用。

1 關(guān)于地下污水廠電氣系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 變配電系統(tǒng)設(shè)計

基于當前實際情況來看，城市污水排放工作逐漸受到了廣泛關(guān)注，因而地下污水處理廠也應(yīng)被看做是較重要的污水處理廠，將其中包含的供電系統(tǒng)全部設(shè)置為一級負荷狀態(tài)，即為支持雙電源供電，兩路電源可同時工作運行，并且互相為對方備用保障，使其二者均能滿足標準用電需求。在此期間還需注意的一點就是，應(yīng)充分考慮到緊急供電問題。同時因污水處理廠大多設(shè)置在地下場所，一旦出現(xiàn)火宅隱患消防設(shè)計中的供電便會立即中斷，進而對工作人員安全性帶來重大威脅，因而這就需要工作人員在日常工作中能夠做好運行設(shè)備安全防范工作，最大限度保證設(shè)備運行安全可靠性。此外，地下污水處理廠還要涵蓋以下負荷：消防風機、消防風閥、事故截斷閥、應(yīng)急照明、疏散指示燈、防火卷簾門及排水泵等。

1.2 地下污水處理廠照明設(shè)計

為充分滿足地下污水運行標準要求，可將地下污水處理廠照明明確劃分為地下照明和地上照明兩點，其中地下照明指的是地下空間場所內(nèi)所有設(shè)備、工藝涉及范圍及樓梯樓道環(huán)境照明，又可將其分為正常照明和應(yīng)急照明兩方面內(nèi)容，而應(yīng)急照明則分為疏散照明和備用照明；地上照明主要是指污水處理廠道路照明和景觀照明，再加上地上總配電室照明等。同時因地下污水處理廠采光條件較差，因而在對其進行照明設(shè)計時不僅需充分考慮到光照強度和節(jié)能標準符合要求，更要重點關(guān)注地下建筑室內(nèi)環(huán)境，避免產(chǎn)生心理不良反應(yīng)，具體包括以下幾點：（1）相關(guān)工作人員需充分利用地面吊裝孔設(shè)備展開自然采光工作，盡可能降低受到空間狹小、封閉等不良因素影響；（2）可借助太陽光系統(tǒng)存在優(yōu)勢將自然光順利貫穿通過導(dǎo)管、孔道及光纖設(shè)施，傳送到地下空間范圍內(nèi)，保證照明裝置的環(huán)保無污染；（3）相關(guān)人員在進行人工照明設(shè)計時還要考慮到均勻度、強度及適宜度等綜合性因素，盡可能為人們創(chuàng)造設(shè)計出符合人們視覺特點且多變性照明環(huán)境；（4）基于照明功能、使用環(huán)境及存在重要性等方面內(nèi)容深入了解分析，針對地下車間較為潮濕、配電室及中控室等環(huán)境提供應(yīng)急照明設(shè)備。

具體設(shè)置情況如下：（1）在樓梯間、防煙樓梯間前室、疏散走道進行應(yīng)急照明設(shè)置，平時兼正常照明使用；（2）在地下1、2層進行火災(zāi)應(yīng)急照明設(shè)置，兼任一般照明使用；（3）施工人員需要在各疏散走道和安全出口處裝設(shè)疏散標志和出口指示燈；并且都是由EPS集中供電，連續(xù)供電時間≥30 min左右，備用燈具不需自帶電源裝置，疏散標志燈和出口指示燈平時和火災(zāi)時均處于點亮狀態(tài)；（4）在消防控制中心、消防水泵房、防排煙風機房、發(fā)電機房、變配電房等火災(zāi)時需要繼續(xù)工作的場所設(shè)置應(yīng)急照明，其照度需保證正常工作要求。

1.3 電機控制

通常來說，地下污水廠在開展電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計時，需要盡可能采用先進、創(chuàng)新、安全的自動化檢測控制系統(tǒng)，便于促使污水廠電氣設(shè)備手動控制與PLC自動化控制逐漸結(jié)合在一起，通過對其二者的自由轉(zhuǎn)換來起到控制效果。同時由于污水廠大多數(shù)電氣設(shè)備均位于地下場所，防護等級應(yīng)不低于IP54，并應(yīng)自帶溫濕度控制器。因而一般可通過PLC自動化控制系統(tǒng)來達到自動控制目的，而手動控制也可積極開展檢查調(diào)試工作，一旦在地下污水廠電氣操作期間出現(xiàn)任何突發(fā)性問題，可及時采取有效性防治措施，從而促使電氣自動化控制能夠?qū)崿F(xiàn)良好效果[1]。

1.4 防雷接地裝置

基于對眾多實踐工程的調(diào)查取證發(fā)現(xiàn)，TN-S接地系統(tǒng)非常常見，主要是指在變配電室內(nèi)進行集中性接地裝置設(shè)置，保證接地電阻≤1Ω，并且電氣設(shè)備中的接地裝置需與變電所接地裝置有效結(jié)合一體，實現(xiàn)電位連接目的。

2 地下污水廠電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計分析

一般情況下，在利用電氣自動化控制系統(tǒng)展開地下污水處理廠監(jiān)控主站構(gòu)建時，需相關(guān)工作人員能充分參考施工現(xiàn)場建筑物位置變化情況和施工工藝做好主站場所控制管理，為污水處理廠出水質(zhì)量滿足標準規(guī)范，并且還能起到有效減少能源消耗的目的。同時在監(jiān)控主站建設(shè)完畢后，工作人員便可直接通過監(jiān)控系統(tǒng)隨時觀察監(jiān)督處理廠設(shè)備運行情況，借此達到無人看守效果，甚至電氣自動化控制系統(tǒng)中所包含的變壓器、配電系統(tǒng)及直流屏也都能實現(xiàn)自動化監(jiān)控，一旦任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會自動啟動報警裝置，有效保障地下空間場所安全性。

2.1 PLC自動化控制系統(tǒng)設(shè)計

基于相關(guān)調(diào)查顯示，電氣自動化控制系統(tǒng)構(gòu)建形成的主要原因便在于始終遵循分散控制、集中化管理及數(shù)據(jù)資源共享等原則，并且該控制系統(tǒng)主要是由現(xiàn)場設(shè)備控制站（PLC）、網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件及中央監(jiān)控系統(tǒng)等共同組合而成，每個層次都有其獨立性特點，其中中央監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備控制站都是通過以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳遞。同時地下污水處理廠通訊則是大多使用光纖冗余以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，借助各控制站性能較強PLC實現(xiàn)自動控制，隨后進行數(shù)據(jù)信息的有效傳遞。此外，相關(guān)人員利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還可直接實現(xiàn)污水處理廠的信息資源化集中，進而形成具有綜合性特點的自動化辦公系統(tǒng)，再加上監(jiān)控系統(tǒng)可對地下污水處理廠開展全過程實施可視化監(jiān)控[2]。

2.2 儀表監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

對于地下污水廠來說，儀表檢測是其實現(xiàn)自動化控制基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一，需要設(shè)計人員能夠嚴格遵循技術(shù)先進、經(jīng)濟可靠、安全使用的原則來開展設(shè)計工作。根據(jù)目前具體情況來看，最常見測量設(shè)備便為超聲波液位測量儀表，其中部分液位通過液位開關(guān)來明確液位實際高低，基于液位控制反應(yīng)變化來控制水泵運行，并且格柵前后的液位測量也應(yīng)主要采用超聲波差測量儀表操作，基于格柵前后水位實際變化情況來停止格柵運行。同時對于地下管道內(nèi)部液體流量測量應(yīng)主要采用電磁流量計，充分考慮到出水流量、消毒劑投加量及混凝劑等綜合性因素，進出水設(shè)置PH、COD、TN、TP、TU、NH3-N等儀表[3]。

2.3 有毒有害氣體預(yù)防手段

通常來說，無論是地上形式污水排放處理還是地下形式污水排放處理都可能面臨著有害、有毒氣體威脅隱患，對于地上污水處理廠來說，因其建筑物均呈現(xiàn)開放式設(shè)置，因而其一旦產(chǎn)生有毒、有害氣體，便會立即大范圍擴散；而對于地下污水處理廠來說，因其通風流通條件較差，一旦出現(xiàn)有毒、有害氣體，便會難以排出，造成嚴重危險。為徹底解決這一問題，就需要相關(guān)工作人員能積極從源頭杜絕有毒、有害氣體產(chǎn)生，在其產(chǎn)生后能迅速采取可行性手段阻止其擴散，并做好報警處理工作[4-5]。

3 其他專業(yè)配合設(shè)計

根據(jù)相關(guān)調(diào)查分析可知，一般地下污水處理廠消防設(shè)計主要包含總設(shè)計圖、建筑、給排水、結(jié)構(gòu)、暖通及電氣等方面消防工作，如消防車道、消防給水、建筑消防、電氣消防及防排煙消防等，并且在具體開展消防工作時，需嚴格遵循以防為主、防消結(jié)合方針政策，基于不同情況選擇較為合理的消防方法，便于充分滿足消防相應(yīng)規(guī)范標準。同時在地下污水處理廠消防設(shè)計中還可適當融入BIM模型構(gòu)建內(nèi)容，讓不同環(huán)節(jié)能在同一平臺上協(xié)同配合，有效降低失誤產(chǎn)生可能性，最大限度提高污水處理廠消防設(shè)計工作效率，并且BIM模型還能實現(xiàn)對地下污水處理廠建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)的直觀展示，便于將利用模型構(gòu)建展開專項模擬實驗，從而能夠根據(jù)最終結(jié)果來準確調(diào)整管線位置。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著城市經(jīng)濟水平的飛速提升，人們物質(zhì)生活條件也得到了巨大提高。普通污水廠占地大，氣味大，對周圍景觀影響大，為有效解決這一現(xiàn)狀，地下污水廠的建設(shè)成立就尤為重要，需合理采用各種先進有效的技術(shù)，做好電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計研究工作，進而不但能獲得較高的經(jīng)濟性收益，還能實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展，為地下污水廠朝向更好方向發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

[1] 馬寧.鄭州市南三環(huán)半地下污水處理廠設(shè)計運行特點分析[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2017.

[2] 溫翔.地下式污水處理廠的設(shè)計研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2014.

[3] 陳小芳.廣州市京溪地下污水處理廠照明設(shè)計[J].中國市政工程，2011（05）：60-62+92-93.

[4] 邱維.地下污水處理廠設(shè)計探討[J].中國給水排水，2017（10）：12-16+21.

[5] 郭金堆.污水廠電氣設(shè)備的檢測與維護管理應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)，2016（12）：115-117.