一種新型吸污凈化車

華達（福建龍巖）環衛科技有限公司 黃達焱

在現有吸污凈化車的基礎上，通過設計新的專用工作裝置及整合采用新型設備，研發了一種整車體積小、作業效率高、操作簡便的新車型。介紹了該車的整車原理及布置、主要工作裝置及相關設計計算，并論述了其在污水凈化領域的先進性及創新性。

隨著我國經濟建設的迅速發展和城鎮化進程的推進，城鎮小區生活污水的排放給污水處理廠增加了負擔，甚至生活小區化糞池的殘渣會隨著污水的排放直接流入污水管網中，造成污水管網的堵塞導致污水四處溢流，城鎮衛生環境受到影響。為解決這一現狀，現有技術已經研制出帶有凈化裝置的吸污凈化車，可對生活污水進行抽吸及現場凈化處理，行業內稱之為第三代吸污凈化車。該型車輛配備有多節可拼接的吸污管、水環式真空泵、污水箱及疊螺式脫水機等。工作時多采用兩個污水箱輪流切換，并安裝多個水位傳感器及自動控制的閥門以實現連續作業，但兩個污水箱、真空泵冷卻水箱及疊螺式脫水機占用空間及質量大，且該類車輛為便于在小區內道路通行，整車尺寸不宜過大。由于以上結構和工藝設計的局限性，整車污水處理效率低，可靠性不高，且操作繁瑣[1，2]。

技術原理及整車結構

為提高污水處理效率，筆者研發了一款新型吸污凈化車。該新型吸污凈化車是一種應用于化糞池、建筑工地泥漿、養殖場、河道淤泥等需要固液分離及凈化場合的專用車。該車集污水抽吸、固體垃圾分離、絮凝劑藥水泡制、固液分離、底盤取力發電等多種功能于一身，處理后的污水可達到下水道排放標準直接排放，提取出來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行改裝，設有吸污管卷盤、車廂和底盤取力發電系統，以及安裝在車廂內部的平板式污泥脫水機、攪拌箱、泡藥箱、格柵機、吸污泵和PLC智能控制系統。采用容積式轉子泵作為吸污泵，新型的平板式污泥脫水機對絮凝后污水進行固液分離脫水，可通過電機驅動吸污管卷管裝置對吸污管進行拉出和收回，同時各專用裝置均通過PLC智能控制系統集中控制，整車結構緊湊，布局合理，如圖2所示。

圖1 吸污凈化車工作原理圖

圖2 吸污凈化車整車結構示意圖

重要結構及工作原理

1.底盤取力發電系統

為便于在不具備380 V三相電源的場合下工作，本車設有底盤取力發電系統，該系統安裝于底盤變速箱側面，包括取力器、萬向傳動軸、固定支架、發電機、軸承座和皮帶傳動機構等，結構如圖3所示。

工作時先將底盤變速箱置于空擋，然后啟動發動機并操作取力器使其處于動力輸出狀態，調節底盤PTO擋位開關至二擋使發動機怠速轉速提升至1365r/min，發動機動力依次經取力器、萬向傳動軸、軸承座、皮帶傳動機構變速傳遞至發電機，此時發電機輸入轉速為1500r/min，可穩定對上裝專用工作裝置進行供電，供電電壓為380 V[3]。

圖3 底盤取力發電系統外形示意圖

2.吸污過濾系統

吸污過濾系統主要由吸污管卷盤、格柵機、抽吸泵及吸污管路等組成，其作用是通過抽吸泵將污物從卷盤器的吸污管抽起，先通過格柵機進行一級過濾，將污物中的塑料袋、小石塊等雜物過濾截留在格柵機內，過濾后的污水再被吸污泵泵送至攪拌箱。

傳統吸污凈化車多采用水環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子泵，容積式轉子泵工作時，可直接在吸污管中建立負壓，將污水抽起，經格柵機過濾后，污水從泵的進口吸入、出口流出。由于污水可直接通過轉子泵，且污水可對泵體有冷卻作用，所以無需污水箱及冷卻水箱，同時泵的工作效率大大提升，所需的電機功率更小，能耗更低。

3.凈化脫水系統

凈化脫水系統主要由A、B泡藥箱、加藥泵、攪拌箱及平板式污泥脫水機等組成，其作用是泡藥箱對PAM藥水進行攪拌泡制熟化，然后將泡制熟化好的藥水通過加藥泵泵入攪拌箱中與污水進行攪拌混合絮凝反應，污水中的固體懸浮物絮凝結塊并上浮，污水也得以澄清，然后流入平板式污泥脫水機進行固液分離、擠壓脫水，分離后的排放水能達到國家三類水質標準，可直接無污染地向下水道排放，而固態絮凝結塊物擠壓脫水后成為無異味、無毒害的有機物，在車尾排出，并打包收集。經過以上步驟，即可達到將污水凈化的目的。

本車采用新型的平板式污泥脫水機對絮凝后污水進行固液分離、擠壓脫水。平板式污泥脫水機利用獨特的三角轉子自潔濾縫原理實現環保、無振動、無噪音的固液分離，不堵塞，無需對縫隙進行反沖洗。由于結構簡單，維護也比較容易。同時相對現有技術普遍采用的疊螺脫水機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

PLC智能控制系統由專用控制柜、PLC、接觸器、控制開關、變壓器、電磁閥、熔斷器、接線板、按鈕、電線、電纜等組成。系統既設定了自動模式，也設定了手動模式，可根據現場情況進行選擇[2]。PLC控制系統將各設備控制整合至PLC智能控制系統內集中控制，同時控制邏輯更加簡捷及各設備相互聯動、互保，使得整機可靠性及可維護性大大提升。

整車相關設計與計算

本吸污凈化車設計額定污水處理能力Q=15 m3/h，一級過濾后污水含固率為g=1%。

1.吸污泵的選型計算

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（吸污泵可變頻進行流量調節），吸污泵抽吸效率為η=85%，則額定吸污流量為：

根據吸污泵規格系列，選用的吸污泵額定抽吸流量為20 m3/h，吸程9 m。

2.加藥泵的選型計算

根據公式，本吸污凈化車每小時產生絕干污泥為：

式中，ρ污為一級過濾后污水的密度，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。

根據加藥隔膜泵的規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，泡藥箱采用雙獨立的泡藥箱A及泡藥箱B輪流使用，為保證泡藥用藥持續不間斷，所以每個泡藥箱最小容積為500L/h×1h=500L，即泡藥箱A及泡藥箱B有效容積均為500 L。

4.攪拌箱的容積計算

PAM藥水與污水混合絮凝反應時間為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：

產品技術優點

與國內同類主要產品技術比較，該新型吸污凈化車在設計理念上的創新，使該產品具有以下技術性能特點：

a、吸污管卷管裝置可通過電機驅動吸污管的拉出和收回，便于操作、收納，節省人力，并且吸污管無對接、免拆接，可用吸污管較長，管路密封性好，避免吸污管中殘留的污水滴落于地面上，防止二次污染的發生，同時大大降低了工作人員的勞動強度；

b、特有的底盤取力發電系統代替傳統的柴油發電機組，不僅降低了成本，也使得整車質量大幅降低，占用空間小，結構更加緊湊；

c、采用容積式轉子泵作為抽吸泵，結構簡單緊湊，大大降低了自重，降低了整機用電功率和工作噪聲，控制系統也大大簡化，提高了系統的可靠性，同時也真正實現連續吸污作業，吸污速率大大提升；

d、采用新型的平板式污泥脫水機對絮凝后污水進行固液分離脫水，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、各設備均接入電器控制柜的PLC智能控制系統集中控制，控制邏輯更加簡捷，各設備相互聯動、互保，使得整機可靠性及可維護性大大提升。

結語

該新型吸污凈化車采用容積式轉子泵作為抽吸泵，采用新型的平板式污泥脫水機對絮凝后污水進行脫水，采用電機驅動吸污管卷管裝置，底盤取力發電等新型專用裝置，相比市面上同類產品綜合處理能力成倍提升，同時操作簡便，可靠性高，作業成本低。經用戶試用，得到了用戶的肯定和好評。