小型城市生活污水處理廠電氣與自控設計

蘭俊錚

摘 要：污水處理系統是城市在基礎建設環節需要建設的重要系統，主要可以對城市居民帶來的各種生活污水進行處理。在城市中建設污水處理廠時，需根據城市的實際規模來確定處理廠的具體規模，內部相關系統設計也應當以城市的情況為準。在給小型城市建設污水處理廠時，可以依照污水排放情況來做好自控與電氣設計工作，本文提供該種污水處理廠可用的系統設計建議。

關鍵詞：小型城市；生活污水處理廠；電氣系統；自控系統

水資源保護工作已經在各種規模的城市中有效落實，在對現有的水源進行保護的同時，還需要對使用的水資源進行有效處理，重點需處理工業廢水以及居民的生活污水。為了控制工業污染問題，工業廢水處理系統一般比較完善，建設標準也比較統一。但是在小型城市中，生活污水處理廠存有建設性缺陷，需給其提供完備的自控系統與電氣應用系統。

1 電氣設計建議分析

1.1 基礎選址工作

給現代化污水處理廠設計電氣系統時，需先做好基礎性的選址工作，需圍繞污水處理廠的建設條件來確定位置，周邊環境也也會給用電負荷情況帶去影響，盡量縮短電源側與負荷中心以及變配電所的之間的距離，以便可以時運輸設備的工作更加便捷化，同時進出線處理工作也能夠更加便捷地展開。在設置變電所時，應當避免將其設置在存在震動問題與溫度異常情況的區域上。污水處理廠之中的鼓風機房、進水泵房以及生物池等幾處空間消耗的負荷量相對較大，因此設計電氣系統時，必須要將這部分區域的節能處理工作做好，優化電纜敷設方案，盡量控制電氣施工成本。

1.2 敷設電纜

在污水處理廠內部，技術人員在敷設電纜時需運用電纜溝與電纜橋架。如果想要在日后的電氣系統應用過程中有效管理動力電纜與普通電纜，可以運用分側分層的布置方法，在穿管的條件下敷設電纜時，需埋設一定的備用管，后續的電氣線路增容與維護工作也將變得更加便捷化。針對線徑不同的電氣線路，敷設電纜的工作方式也有所不同，面對線徑偏小的線路，需使用的電纜也比較少，可通過手井的方法來完成敷設工作，而應對大線徑的線路，需運用的電纜也比較多，需設立人井。

小型城市中的污水處理廠的整體規模相對比較小，通過架設電纜橋、挖設電纜溝以及直埋電纜的方法均可順利完成敷設任務。在電纜敷設的前期施工環節中，需完成土建施工任務，做好孔洞預留工作，盡量避免產生二次穿墻的施工狀況，使敷設工作變得更加高效。污水處理廠的電纜敷設工作應當與其他系統建設活動有效配合，如給排水管線安裝工作，避免線路沖突的情況出現。

1.3 做好配電安全管控工作

在給處理廠安裝電氣系統時，應當根據具體的配電工作需要，在以更加安全的方式應用各種配電裝置，需調高配電箱的高度，放在室外區域的配電箱的高度應當在200mm以上，如果配電箱的高度過低，老鼠等動物會爬入到箱中，同時還需將配電箱的底部有效封閉。配電箱附近往往會被安裝兩條母線，如果其中一條母線處于一級負荷的狀態，應當給另外一條母線展開防火處理工作。當低壓設備與高壓設備被放置到同一空間之中時，需要控制兩種設備之間的距離。

1.4 優化配電系統

對污水處理廠之中的供配電系統進行優化時，應當根據其污水處理系統的具體處理能力來對各種用電設備進行安排。有電能使用需求的設備包括紫外線消毒設備、攪拌機、進水泵以及脫水機等。因此供配電系統的容量應當與電能使用需求向匹配。可從城市電網系統中引入電能，對設備進行供電，在按照開關柜時，可運用分段連接單母線的特殊連接方法，母線開關可以被安置到中間位置，啟用不自投模式。處理廠中需安置兩天變壓器，一個被用于日常供電工作，另外一個在特殊情況出現時可以發揮作用，發電機的負載率需被控制好，確保兩臺發電機的轉換工作可以順利進行。

2 自控系統建議分析

2.1 應用CASS技術

CASS（循環式活性污泥法）工藝不僅具備除磷、脫氮、降解有機物等功能，同時具備單池連續循環污水處理功能，且占地面積小，運行維護量少，十分適合于小型城市生活污水處理廠。生物池是CASS工藝的核心構筑物，在生活污水處理廠中，整個污水處理流程都在生物池中完成，不需要設置二沉池和調節池。整個工藝流程簡單，設備設置緊密。

2.2 設計監控系統

對于上位機監控系統來說，設計方法眾多，可直接用組態軟件進行系統開發設計，也可以用可視化軟件編程進行設計。本文以西門子WinCC組態軟件為基礎，開發設計上位機監控系統。該軟件有著功能強大、通訊穩定及開發簡單的特點。在上位機監控系統總畫面中，點擊導航欄可進入處理環節，實現瀏覽與控制功能，同時還包括打印、報警確認、動態畫面顯示等多種基本功能，以及網絡通斷提示、設備故障提示、故障自診斷、遠程控制維護等多種功能模塊，為操作人員的監控工作提供了極大的便利。

城市生活污水處理廠設備種類繁多，控制邏輯相對復雜，若不能夠及時解決設備出現的故障，則會給企業帶來損失。此外，許多子工作站與中心控制室之間相距較遠，分布分散，維護人員往往忙于奔走，設備維護效率低下。通過設計超遠程監控與維護功能，有效解決了該問題，不僅本地維護人員可以實現遠程維護，且全國各地的專業人員都能夠進行遠程指導和監視，從而提升設備維護效率。系統以DameWare遠程操控軟件為基礎，設計了超遠程監控與維護功能。用戶填寫用戶名或IP地址，通過賬號密碼登錄即可實現連接。下位機監控系統以西門子PLC為基礎，有著數據采集和運轉控制的功能，包括手動控制、遠程手動控制及全自動控制3種模式。

2.3 網絡系統設計

對于污水處理自動控制系統來說，網絡通信的可靠性對系統控制性能有著重要的影響，這就對網絡拓撲結構設計、傳輸介質選擇及參數設置等提出了更高的要求。該文提出的小型城市生活污水處理廠自動控制系統結構主要包括上位機監控系統和下位機監控系統。工業以太網以TCP/IP協議為基礎，有著較強的抗干擾能力和優良的實時性，而且其能夠延伸到污水處理廠現場設備控制層，有利于遠程控制及資源共享的實現。因此，采用環形光纖工業以太網來進行自控系統組網，上位機監控管理層。此層為系統網絡最上層，由WinCC組態構成。通訊層。此層為系統網絡中間層，由環形工業以太網構成，利用CP343-1通訊模塊實現以太網與S7-300PLC之間的連接，對WinCC組態設備網絡參數進行設置，通過收發器實現以太網與上位機之間的連接。執行層。執行層是系統網絡結構的最底層，由下位機PLC及污水處理廠現場設備構成，能夠實現污水處理的過程控制和設備執行，整個執行層包括4個S7-300PLC站，能夠分布式控制整個處理工藝流程中的各個分區工段。

3 結束語

很多小型城市擁有的生活污水處理廠都存在建設管理問題，本文主要結合其電氣與自動系統應用訴求，提供了相關的建設性建議。在電氣設計環節中，應當注重保持系統的安全性，同時還要對已經建成的電氣系統與完成安裝的電力設備進行測試，除了做好繼電保護處理工作，同時還要將照明、接地以及防雷工作做好。在設計自控系統時要對自控儀表的使用情況加以重視。

參考文獻

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