一種新型吸污凈化車

華達(dá)（福建龍巖）環(huán)衛(wèi)科技有限公司 黃達(dá)焱

在現(xiàn)有吸污凈化車的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)新的專用工作裝置及整合采用新型設(shè)備，研發(fā)了一種整車體積小、作業(yè)效率高、操作簡(jiǎn)便的新車型。介紹了該車的整車原理及布置、主要工作裝置及相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，并論述了其在污水凈化領(lǐng)域的先進(jìn)性及創(chuàng)新性。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，城鎮(zhèn)小區(qū)生活污水的排放給污水處理廠增加了負(fù)擔(dān)，甚至生活小區(qū)化糞池的殘?jiān)鼤?huì)隨著污水的排放直接流入污水管網(wǎng)中，造成污水管網(wǎng)的堵塞導(dǎo)致污水四處溢流，城鎮(zhèn)衛(wèi)生環(huán)境受到影響。為解決這一現(xiàn)狀，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)研制出帶有凈化裝置的吸污凈化車，可對(duì)生活污水進(jìn)行抽吸及現(xiàn)場(chǎng)凈化處理，行業(yè)內(nèi)稱之為第三代吸污凈化車。該型車輛配備有多節(jié)可拼接的吸污管、水環(huán)式真空泵、污水箱及疊螺式脫水機(jī)等。工作時(shí)多采用兩個(gè)污水箱輪流切換，并安裝多個(gè)水位傳感器及自動(dòng)控制的閥門以實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，但兩個(gè)污水箱、真空泵冷卻水箱及疊螺式脫水機(jī)占用空間及質(zhì)量大，且該類車輛為便于在小區(qū)內(nèi)道路通行，整車尺寸不宜過(guò)大。由于以上結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)的局限性，整車污水處理效率低，可靠性不高，且操作繁瑣[1，2]。

技術(shù)原理及整車結(jié)構(gòu)

為提高污水處理效率，筆者研發(fā)了一款新型吸污凈化車。該新型吸污凈化車是一種應(yīng)用于化糞池、建筑工地泥漿、養(yǎng)殖場(chǎng)、河道淤泥等需要固液分離及凈化場(chǎng)合的專用車。該車集污水抽吸、固體垃圾分離、絮凝劑藥水泡制、固液分離、底盤取力發(fā)電等多種功能于一身，處理后的污水可達(dá)到下水道排放標(biāo)準(zhǔn)直接排放，提取出來(lái)的固體渣物含水率小于80%。化糞池糞渣提取后，可制作成為有機(jī)肥料，變廢為寶[2]。整車工作基本吸污凈化車采用二類底盤進(jìn)行改裝，設(shè)有吸污管卷盤、車廂和底盤取力發(fā)電系統(tǒng)，以及安裝在車廂內(nèi)部的平板式污泥脫水機(jī)、攪拌箱、泡藥箱、格柵機(jī)、吸污泵和PLC智能控制系統(tǒng)。采用容積式轉(zhuǎn)子泵作為吸污泵，新型的平板式污泥脫水機(jī)對(duì)絮凝后污水進(jìn)行固液分離脫水，可通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)吸污管卷管裝置對(duì)吸污管進(jìn)行拉出和收回，同時(shí)各專用裝置均通過(guò)PLC智能控制系統(tǒng)集中控制，整車結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理，如圖2所示。

圖1 吸污凈化車工作原理圖

圖2 吸污凈化車整車結(jié)構(gòu)示意圖

重要結(jié)構(gòu)及工作原理

1.底盤取力發(fā)電系統(tǒng)

為便于在不具備380 V三相電源的場(chǎng)合下工作，本車設(shè)有底盤取力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)安裝于底盤變速箱側(cè)面，包括取力器、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、固定支架、發(fā)電機(jī)、軸承座和皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，結(jié)構(gòu)如圖3所示。

工作時(shí)先將底盤變速箱置于空擋，然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并操作取力器使其處于動(dòng)力輸出狀態(tài)，調(diào)節(jié)底盤PTO擋位開(kāi)關(guān)至二擋使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速提升至1365r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力依次經(jīng)取力器、萬(wàn)向傳動(dòng)軸、軸承座、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速傳遞至發(fā)電機(jī)，此時(shí)發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速為1500r/min，可穩(wěn)定對(duì)上裝專用工作裝置進(jìn)行供電，供電電壓為380 V[3]。

圖3 底盤取力發(fā)電系統(tǒng)外形示意圖

2.吸污過(guò)濾系統(tǒng)

吸污過(guò)濾系統(tǒng)主要由吸污管卷盤、格柵機(jī)、抽吸泵及吸污管路等組成，其作用是通過(guò)抽吸泵將污物從卷盤器的吸污管抽起，先通過(guò)格柵機(jī)進(jìn)行一級(jí)過(guò)濾，將污物中的塑料袋、小石塊等雜物過(guò)濾截留在格柵機(jī)內(nèi)，過(guò)濾后的污水再被吸污泵泵送至攪拌箱。

傳統(tǒng)吸污凈化車多采用水環(huán)式真空泵作為抽吸泵，需配備冷卻水箱及污水箱，而本車抽吸泵采用容積式轉(zhuǎn)子泵，容積式轉(zhuǎn)子泵工作時(shí)，可直接在吸污管中建立負(fù)壓，將污水抽起，經(jīng)格柵機(jī)過(guò)濾后，污水從泵的進(jìn)口吸入、出口流出。由于污水可直接通過(guò)轉(zhuǎn)子泵，且污水可對(duì)泵體有冷卻作用，所以無(wú)需污水箱及冷卻水箱，同時(shí)泵的工作效率大大提升，所需的電機(jī)功率更小，能耗更低。

3.凈化脫水系統(tǒng)

凈化脫水系統(tǒng)主要由A、B泡藥箱、加藥泵、攪拌箱及平板式污泥脫水機(jī)等組成，其作用是泡藥箱對(duì)PAM藥水進(jìn)行攪拌泡制熟化，然后將泡制熟化好的藥水通過(guò)加藥泵泵入攪拌箱中與污水進(jìn)行攪拌混合絮凝反應(yīng)，污水中的固體懸浮物絮凝結(jié)塊并上浮，污水也得以澄清，然后流入平板式污泥脫水機(jī)進(jìn)行固液分離、擠壓脫水，分離后的排放水能達(dá)到國(guó)家三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可直接無(wú)污染地向下水道排放，而固態(tài)絮凝結(jié)塊物擠壓脫水后成為無(wú)異味、無(wú)毒害的有機(jī)物，在車尾排出，并打包收集。經(jīng)過(guò)以上步驟，即可達(dá)到將污水凈化的目的。

本車采用新型的平板式污泥脫水機(jī)對(duì)絮凝后污水進(jìn)行固液分離、擠壓脫水。平板式污泥脫水機(jī)利用獨(dú)特的三角轉(zhuǎn)子自潔濾縫原理實(shí)現(xiàn)環(huán)保、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音的固液分離，不堵塞，無(wú)需對(duì)縫隙進(jìn)行反沖洗。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)也比較容易。同時(shí)相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)普遍采用的疊螺脫水機(jī)同尺寸下脫水處理能力更大，配合大流量直抽式抽吸泵，使得本車整體吸污、凈化的效率成倍提升。

4.PLC智能控制系統(tǒng)

PLC智能控制系統(tǒng)由專用控制柜、PLC、接觸器、控制開(kāi)關(guān)、變壓器、電磁閥、熔斷器、接線板、按鈕、電線、電纜等組成。系統(tǒng)既設(shè)定了自動(dòng)模式，也設(shè)定了手動(dòng)模式，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行選擇[2]。PLC控制系統(tǒng)將各設(shè)備控制整合至PLC智能控制系統(tǒng)內(nèi)集中控制，同時(shí)控制邏輯更加簡(jiǎn)捷及各設(shè)備相互聯(lián)動(dòng)、互保，使得整機(jī)可靠性及可維護(hù)性大大提升。

整車相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算

本吸污凈化車設(shè)計(jì)額定污水處理能力Q=15 m3/h，一級(jí)過(guò)濾后污水含固率為g=1%。

1.吸污泵的選型計(jì)算

污水處理量為Q=15m3/h，即吸污泵額定有效抽吸流量不小于Q=15m3/h（吸污泵可變頻進(jìn)行流量調(diào)節(jié)），吸污泵抽吸效率為η=85%，則額定吸污流量為：

根據(jù)吸污泵規(guī)格系列，選用的吸污泵額定抽吸流量為20 m3/h，吸程9 m。

2.加藥泵的選型計(jì)算

根據(jù)公式，本吸污凈化車每小時(shí)產(chǎn)生絕干污泥為：

式中，ρ污為一級(jí)過(guò)濾后污水的密度，ρ污≈1000 kg/m3。

PAM加藥量按照絕干污泥量的0.5%，即每小時(shí)PAM的加藥量為：

PAM合理泡藥濃度為0.15%，則加藥泵的流量為：

Q加=MPAM/(0.15%×ρ藥水)≈8.3 L/min式中，ρ藥水為PAM藥水的密度，ρ藥水≈1000 kg/m3。

根據(jù)加藥隔膜泵的規(guī)格系列及考慮管路損失等因素，選用的加藥隔膜泵額定流量為9.5 L/min。

3.泡藥箱的容積計(jì)算

0.1 5%濃度的P A M藥水用藥量QPAM=Q加=8.3 L/min≈500L/h，PAM藥劑充分泡制熟化需要約1 h，泡藥箱采用雙獨(dú)立的泡藥箱A及泡藥箱B輪流使用，為保證泡藥用藥持續(xù)不間斷，所以每個(gè)泡藥箱最小容積為500L/h×1h=500L，即泡藥箱A及泡藥箱B有效容積均為500 L。

4.攪拌箱的容積計(jì)算

PAM藥水與污水混合絮凝反應(yīng)時(shí)間為t=3 min，即攪拌箱的容積需滿足污水在攪拌箱中停留至少3 min，則攪拌箱的有效容積至少為：

產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

與國(guó)內(nèi)同類主要產(chǎn)品技術(shù)比較，該新型吸污凈化車在設(shè)計(jì)理念上的創(chuàng)新，使該產(chǎn)品具有以下技術(shù)性能特點(diǎn)：

a、吸污管卷管裝置可通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)吸污管的拉出和收回，便于操作、收納，節(jié)省人力，并且吸污管無(wú)對(duì)接、免拆接，可用吸污管較長(zhǎng)，管路密封性好，避免吸污管中殘留的污水滴落于地面上，防止二次污染的發(fā)生，同時(shí)大大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；

b、特有的底盤取力發(fā)電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柴油發(fā)電機(jī)組，不僅降低了成本，也使得整車質(zhì)量大幅降低，占用空間小，結(jié)構(gòu)更加緊湊；

c、采用容積式轉(zhuǎn)子泵作為抽吸泵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，大大降低了自重，降低了整機(jī)用電功率和工作噪聲，控制系統(tǒng)也大大簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)也真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)吸污作業(yè)，吸污速率大大提升；

d、采用新型的平板式污泥脫水機(jī)對(duì)絮凝后污水進(jìn)行固液分離脫水，處理能力更大，不堵塞，配合大流量直抽式吸污泵，使得本車整體吸污、凈化的效率成倍提升；

e、各設(shè)備均接入電器控制柜的PLC智能控制系統(tǒng)集中控制，控制邏輯更加簡(jiǎn)捷，各設(shè)備相互聯(lián)動(dòng)、互保，使得整機(jī)可靠性及可維護(hù)性大大提升。

結(jié)語(yǔ)

該新型吸污凈化車采用容積式轉(zhuǎn)子泵作為抽吸泵，采用新型的平板式污泥脫水機(jī)對(duì)絮凝后污水進(jìn)行脫水，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)吸污管卷管裝置，底盤取力發(fā)電等新型專用裝置，相比市面上同類產(chǎn)品綜合處理能力成倍提升，同時(shí)操作簡(jiǎn)便，可靠性高，作業(yè)成本低。經(jīng)用戶試用，得到了用戶的肯定和好評(píng)。