地埋式污水厂电气自动化控制系统设计研究

谭伟，付浩程

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都610081）

0 引言

污水处理工程是城市基础设施的重要组成部分，基于以往调查可知，污水处理厂大多建设在建筑高楼或小区附近，设备长期运行工作对居民生活及人们工作产生了极大影响，一味强调重视功能却忽视外观美感的污水处理站建设，其与周围环境协调性也在逐渐降低。在这种情况下，污水处理厂就要积极提出新思想、新观点，便于为污水处理设计工作更好开展奠定良好基础，基于城市占地愈加严峻条件下不断进行综合实践探索，通过一系列完善健全措施手段来促使污水工程每一环节内容都能充分发挥自身作用，进而取得较高经济效益和社会效益。

一般来说，地埋式污水处理厂大多机械设备都被安放在地下场所，这样一来，即使设备长期处于运行状态也不会对地面建筑或居民带来任何影响，大大降低了城市噪音污染，再加上地埋式污水处理厂常期处于封闭式环境下，因而能及时对其产生臭气实施处理手段，防止其对周围环境产生污染破坏。此外，地埋式污水处理厂还可以彻底突破以往传统地上建筑物施工模式，周围设置公园、停车场及商业建筑等配套性设施，实现土地资源的有效利用。

1 关于地下污水厂电气系统的设计

1.1 变配电系统设计

基于当前实际情况来看，城市污水排放工作逐渐受到了广泛关注，因而地下污水处理厂也应被看做是较重要的污水处理厂，将其中包含的供电系统全部设置为一级负荷状态，即为支持双电源供电，两路电源可同时工作运行，并且互相为对方备用保障，使其二者均能满足标准用电需求。在此期间还需注意的一点就是，应充分考虑到紧急供电问题。同时因污水处理厂大多设置在地下场所，一旦出现火宅隐患消防设计中的供电便会立即中断，进而对工作人员安全性带来重大威胁，因而这就需要工作人员在日常工作中能够做好运行设备安全防范工作，最大限度保证设备运行安全可靠性。此外，地下污水处理厂还要涵盖以下负荷：消防风机、消防风阀、事故截断阀、应急照明、疏散指示灯、防火卷帘门及排水泵等。

1.2 地下污水处理厂照明设计

为充分满足地下污水运行标准要求，可将地下污水处理厂照明明确划分为地下照明和地上照明两点，其中地下照明指的是地下空间场所内所有设备、工艺涉及范围及楼梯楼道环境照明，又可将其分为正常照明和应急照明两方面内容，而应急照明则分为疏散照明和备用照明；地上照明主要是指污水处理厂道路照明和景观照明，再加上地上总配电室照明等。同时因地下污水处理厂采光条件较差，因而在对其进行照明设计时不仅需充分考虑到光照强度和节能标准符合要求，更要重点关注地下建筑室内环境，避免产生心理不良反应，具体包括以下几点：（1）相关工作人员需充分利用地面吊装孔设备展开自然采光工作，尽可能降低受到空间狭小、封闭等不良因素影响；（2）可借助太阳光系统存在优势将自然光顺利贯穿通过导管、孔道及光纤设施，传送到地下空间范围内，保证照明装置的环保无污染；（3）相关人员在进行人工照明设计时还要考虑到均匀度、强度及适宜度等综合性因素，尽可能为人们创造设计出符合人们视觉特点且多变性照明环境；（4）基于照明功能、使用环境及存在重要性等方面内容深入了解分析，针对地下车间较为潮湿、配电室及中控室等环境提供应急照明设备。

具体设置情况如下：（1）在楼梯间、防烟楼梯间前室、疏散走道进行应急照明设置，平时兼正常照明使用；（2）在地下1、2层进行火灾应急照明设置，兼任一般照明使用；（3）施工人员需要在各疏散走道和安全出口处装设疏散标志和出口指示灯；并且都是由EPS集中供电，连续供电时间≥30 min左右，备用灯具不需自带电源装置，疏散标志灯和出口指示灯平时和火灾时均处于点亮状态；（4）在消防控制中心、消防水泵房、防排烟风机房、发电机房、变配电房等火灾时需要继续工作的场所设置应急照明，其照度需保证正常工作要求。

1.3 电机控制

通常来说，地下污水厂在开展电气自动化控制系统设计时，需要尽可能采用先进、创新、安全的自动化检测控制系统，便于促使污水厂电气设备手动控制与PLC自动化控制逐渐结合在一起，通过对其二者的自由转换来起到控制效果。同时由于污水厂大多数电气设备均位于地下场所，防护等级应不低于IP54，并应自带温湿度控制器。因而一般可通过PLC自动化控制系统来达到自动控制目的，而手动控制也可积极开展检查调试工作，一旦在地下污水厂电气操作期间出现任何突发性问题，可及时采取有效性防治措施，从而促使电气自动化控制能够实现良好效果[1]。

1.4 防雷接地装置

基于对众多实践工程的调查取证发现，TN-S接地系统非常常见，主要是指在变配电室内进行集中性接地装置设置，保证接地电阻≤1Ω，并且电气设备中的接地装置需与变电所接地装置有效结合一体，实现电位连接目的。

2 地下污水厂电气自动化控制系统设计分析

一般情况下，在利用电气自动化控制系统展开地下污水处理厂监控主站构建时，需相关工作人员能充分参考施工现场建筑物位置变化情况和施工工艺做好主站场所控制管理，为污水处理厂出水质量满足标准规范，并且还能起到有效减少能源消耗的目的。同时在监控主站建设完毕后，工作人员便可直接通过监控系统随时观察监督处理厂设备运行情况，借此达到无人看守效果，甚至电气自动化控制系统中所包含的变压器、配电系统及直流屏也都能实现自动化监控，一旦任何环节出现问题都会自动启动报警装置，有效保障地下空间场所安全性。

2.1 PLC自动化控制系统设计

基于相关调查显示，电气自动化控制系统构建形成的主要原因便在于始终遵循分散控制、集中化管理及数据资源共享等原则，并且该控制系统主要是由现场设备控制站（PLC）、网络传输软件及中央监控系统等共同组合而成，每个层次都有其独立性特点，其中中央监控系统和现场设备控制站都是通过以太网实现数据信息传递。同时地下污水处理厂通讯则是大多使用光纤冗余以太网环网，借助各控制站性能较强PLC实现自动控制，随后进行数据信息的有效传递。此外，相关人员利用数据库管理系统还可直接实现污水处理厂的信息资源化集中，进而形成具有综合性特点的自动化办公系统，再加上监控系统可对地下污水处理厂开展全过程实施可视化监控[2]。

2.2 仪表监测系统设计

对于地下污水厂来说，仪表检测是其实现自动化控制基础环节之一，需要设计人员能够严格遵循技术先进、经济可靠、安全使用的原则来开展设计工作。根据目前具体情况来看，最常见测量设备便为超声波液位测量仪表，其中部分液位通过液位开关来明确液位实际高低，基于液位控制反应变化来控制水泵运行，并且格栅前后的液位测量也应主要采用超声波差测量仪表操作，基于格栅前后水位实际变化情况来停止格栅运行。同时对于地下管道内部液体流量测量应主要采用电磁流量计，充分考虑到出水流量、消毒剂投加量及混凝剂等综合性因素，进出水设置PH、COD、TN、TP、TU、NH3-N等仪表[3]。

2.3 有毒有害气体预防手段

通常来说，无论是地上形式污水排放处理还是地下形式污水排放处理都可能面临着有害、有毒气体威胁隐患，对于地上污水处理厂来说，因其建筑物均呈现开放式设置，因而其一旦产生有毒、有害气体，便会立即大范围扩散；而对于地下污水处理厂来说，因其通风流通条件较差，一旦出现有毒、有害气体，便会难以排出，造成严重危险。为彻底解决这一问题，就需要相关工作人员能积极从源头杜绝有毒、有害气体产生，在其产生后能迅速采取可行性手段阻止其扩散，并做好报警处理工作[4-5]。

3 其他专业配合设计

根据相关调查分析可知，一般地下污水处理厂消防设计主要包含总设计图、建筑、给排水、结构、暖通及电气等方面消防工作，如消防车道、消防给水、建筑消防、电气消防及防排烟消防等，并且在具体开展消防工作时，需严格遵循以防为主、防消结合方针政策，基于不同情况选择较为合理的消防方法，便于充分满足消防相应规范标准。同时在地下污水处理厂消防设计中还可适当融入BIM模型构建内容，让不同环节能在同一平台上协同配合，有效降低失误产生可能性，最大限度提高污水处理厂消防设计工作效率，并且BIM模型还能实现对地下污水处理厂建筑构件结构的直观展示，便于将利用模型构建展开专项模拟实验，从而能够根据最终结果来准确调整管线位置。

4 结语

综上所述，随着城市经济水平的飞速提升，人们物质生活条件也得到了巨大提高。普通污水厂占地大，气味大，对周围景观影响大，为有效解决这一现状，地下污水厂的建设成立就尤为重要，需合理采用各种先进有效的技术，做好电气自动化控制系统设计研究工作，进而不但能获得较高的经济性收益，还能实现生态环境的良好发展，为地下污水厂朝向更好方向发展奠定良好基础。

[1] 马宁.郑州市南三环半地下污水处理厂设计运行特点分析[D].郑州：郑州大学，2017.

[2] 温翔.地下式污水处理厂的设计研究[D].重庆：重庆交通大学，2014.

[3] 陈小芳.广州市京溪地下污水处理厂照明设计[J].中国市政工程，2011（05）：60-62+92-93.

[4] 邱维.地下污水处理厂设计探讨[J].中国给水排水，2017（10）：12-16+21.

[5] 郭金堆.污水厂电气设备的检测与维护管理应用[J].机电工程技术，2016（12）：115-117.