智能污水提升排放設備的設計及應用探究

賈玉杰 楊光照 黃進

摘 要：污水排放主要分為同層污水排放和地下污水排放，同層污水可以根據自身的重力向室外市政管網中排放，可地下污水必須借助外力提升達到正常排放目的，為滿足該需求，該文就以一種基于雜物過濾反沖原理及PLC自控技術的污水提升排放裝置作為研究對象，通過該裝置，實現智能化污水自動提升排放，利用普通水泵，閥門及相關管路，有效地解決地下污水排放問題，保障地下公共場所的清潔與環保，減少污水對周圍環境的污染。以下該文就著重對此設備的設計及應用展開探討。

關鍵詞：地下污水排放 自動化 污水提升 智能化

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0080-02

針對地下污水在貯存、排放時容易出現的堵塞、異味以及難以清理等問題，該裝置采取分離反沖的排放原理，以食品級不銹鋼材料為支撐的密閉式水箱，并結合PLC技術，實現無人全自動運行，該裝置具有體積小巧、可自我清洗、遠程監測、工作穩定可靠、美觀易用、節能環保等優點。

1 主要應用功能

該文列舉的智能污水提升排放設備，是通過智能技術，實現自動化地下污水提升排放，除此基本功能外，還能實現以下應用效果：（1）無污染：以食品級不銹鋼材料構建密閉式水箱，確保嚴密性，控制污水不外流，因雜物與污水分離、不產生沉淀所以不發酵，從而無異味釋放[1]。（2）解決堵塞問題：分離器將雜物與污水分離，并暫存在雜物分離器中，這些異物因不與水泵葉輪接觸，并及時反沖力排出，所以，避免了雜物與泵葉輪纏繞，有效地解決了水泵堵塞、燒毀問題，避免了疏通操作。（3）PLC控制：該設備安裝了PLC控制系統，通過PLC技術進行編程操控，實現智能自動化操控。（4）遠程監控：以BAS數據線，將現場設備運行的當前參數輸送給監控人員，一旦數據產生異常，會發出報警信號，提醒監控人員排除隱患。（5）實用性強：因該設備所用的水箱、水管以及各主要的設備部件的制作難度小，可根據場地實際情況進行量身定做，可有效適用各類場地條件。（6）體積小性價比高：該設備的尺寸小，節省占用空間同時滿足地下污水高效排放，同時還可以通過分離反沖，有效地將污染性雜物排放出去，特別適用于地下建筑系統的污水排放需求。

2 智能能污水提升排放設備的結構設計及應用技術

2.1 智能污水提升排放裝置結構設計

圖1中1貯水箱體、2檢修口箱、3防溢換氣總成、4排水閘閥、5進水分水四通、6U型排水總成、7進水止回閥、8出水止回閥、9變向三通總成、10底座及支撐架、11分離器總成、12排污泵（水箱內）、13液位傳感器、14PLC可編程控制箱、15輔泵系統（選用）。

2.2 污水排放操作的功能應用

圖2中，ST為分水四通，A1、A2分別為進水管單向閥，F1、F2分別為雜物分離反沖裝置。M1、M2分別為排污水泵，B1、B2分別為強排管單向閥，SWK為水位計；JKG為可編程控制器，首先含有雜物的污水經過ST，經分流，分別經由A1、A2、F1、F2進入到集水箱，而雜物則由F1、F2濾出后暫存。

（1）水位上升至啟動位置時，首先根據預先設計的PLC程序，會啟動M1，A1在水流反沖作用下關閉，同時F1中的雜物會隨同水流由B1排出，如果水位降至預先設定的低水位位置時，M1停止，A1打開，污水將繼續經由A2及F2，流至集水箱。完成上一排水過程中，A2始終是打開狀態，不影響外部來水作業。

（2）當水位再次升至啟動位置時，會啟動M2，A2在水流反沖作用下關閉，同時F2中的雜物會隨同水流由B2排出，如果水位降至預先設定的低水位位置時，M2停止，A2打開，污水將繼續經由A2及F2，流至集水箱，即通過這種循環交替的形式，實現雙泵互換啟動功能。

（3）雙泵互換啟動功能，即基于PLC可編程技術實現M1與M2設置為交替運作，該目的之一是正常運作時延長兩泵使用壽命，防止一臺水泵由于頻繁使用疲勞損壞，另一臺水泵長時間閑置生銹運轉不靈。之二為當一臺水泵發生故障，不能正常運轉時，另一臺泵可自動投入運行且報警指示，任何情況下不影響業主工況。

（4）水位到達啟動點時，現場的SWK水位計會檢測并向PLC系統發出啟動信號，JKG控制柜中的PLC系統收到信號后，會下達啟動M1、M2交替運行的指令。

2.3 智能污水排放設備的關鍵技術

（1）采用分體式雜物分離反沖裝置：采用分體式雜物分離反沖裝置，將雜物和固體顆粒擋暫存在雜物分離器內，使得雜物不與提升水泵葉輪接觸，避免了水泵堵塞、纏繞、泵燒毀等情況的發生，同時又利用了污水提升泵在抽取水箱內污水的同時，將反沖過濾裝置內部的雜物以及進入箱體內細小雜物在污水壓力的作用下，最終向外排出。

（2）自攪拌功能。借助水泵泵水壓力原理，設有自攪拌器，攪拌器將水箱底部細小顆粒攪拌懸浮，在通過水泵排出，減少沉淀，防止沉淀發酵，從而防止產生異味，保證設備穩定運行。

（3）采用可編程控制器（PLC）控制技術：該設備通過PLC技術實現自動化控制，由現場的水位計檢測污水水位，當到達啟動水位后，向PLC發送啟動信號，PLC接受到信號后，開啟排水泵。當到達停止水位后，向PLC發送停止信號，PLC接受到信號后，停止排水泵。

（4）實現遠程監控：以BAS數據線，將現場設備運行的當前參數輸送給監控人員。其一，PLC系統具有預警監控功能，通過PLC系統的程序預制，當工作參數偏離正常范圍，會發出警報，提醒監控人員排除隱患，實現無人化安全運行。其二，監控人員根據運行參數，獲得的數據為工程量分析提供幫助。

（5）不銹鋼電子液位傳感技術：該項目配置了不銹鋼電子液位傳感器，設有“啟泵高液位、停泵液位和超高液位、超低液位”4個水位檢測和顯示點。當到達不同的液位點時，均會向PLC系統發出相應的信號，PLC的CPU對信號進行分析，從而準確進行水泵的控制，以此實現了高效的水泵控制。傳感器之所以選用不銹鋼材料，是因為此種材料具有良好的耐腐蝕性、高壽命、可靠性、靈敏小、耐腐蝕等性能優勢。

2.4 智能污水提升排放設備的應用技術優勢

（1）智能化控制、故障檢測、多點報警指示：智能化控制為設備完全無人值守安全運行，即在無人值守的情況下設備實現根據污水來水量自動停泵、啟泵。當出現設備故障時候發出報警并自我修復。

故障檢測、多點報警指示即排水不正常時，水泵一直運轉但水位一直不下降，閥門不能正常關閉以及水泵不能正常啟停等情況，PLC根據不同故障發出不同修復信號進行修復。如不能修復即發出報警信號。

（2）完善的功能設計：為避免水箱溢水及漏電、缺相等問題，該設備還增加了水位控制系統、相許保護設備、檢測報警設備等多種健康設備，對當前運行情況進行實時監控，強化了可靠性。

（3）高強度、耐腐蝕材料選用：本設備以食品級不銹鋼材料制作水箱，箱體的密封性好、抗腐蝕、強度高、高穩定性、易于清理。根據場地實際情況，以及排水需求，可根據實際量身定做760 L、900 L、1200 L以及1600 L等多種型號[3]，適用性良好。

3 結語

地下污水在貯存、排放時容易出現的堵塞、異味以及難以清理等問題，基于此，該文就以一種PLC智能技術的污水提升排放裝置作為研究對象，分別對它的應用功能、結構設計、關鍵技術以及排水應用等方面展開探討，該設備的研發與推廣應用對于推動我國傳統地下污水提升裝置的改造升級，促進地下建筑環境健康發展具有重要意義。

參考文獻

[1]程玉紅，趙曉琴.地埋式一體化污水處理設備在工業廢水中的應用分析[J].河南科技，2015（1）：143-146.

[2]黃輝，張勤.三種城市污水處理工藝投資方案比較研究[J].山西建筑，2016（7）：129-132.

[3]陳敏敏，李莉娜，唐桂剛，等.我國污染源監測技術路線研究[J].生態經濟，2014（11）：136-139.