当前污水处理厂电气及自动化工程设计及应用

韩锦华

随着社会经济发展以及城市化建设推进，人们的物质生活水平日益提升，城市人口数量不断增加，导致其污水排放量不断提高，对污水处理厂的各项设备及系统建设要求也不断提升。其中，电气系统作为污水处理厂进行污水处理的重要支持系统，包含变配电以及照明、电机控制、防雷接地等多个系统结构，并且电气系统的自动化建设对污水处理厂污水处理效率存在着直接的影响。下文就将通过对污水处理厂电气系统及其设计情况的分析，以污水处理厂电气系统自动化控制工程设计为例，对其设计实现及应用进行研究，以供参考。

1、污水处理厂的电气系统及设计分析

污水处理厂作为城市的重要基础设施，污水处理厂的建设模式对城市居民生活及工作的影响较为突出，传统的污水处理厂建设一般位于建筑高楼或者是小区附件，污水处理过程中设备长期运行对居民生活及周围环境的影响十分突出。随着城市化建设的不断推进以及对资源占用消耗比例日益增加，当前，污水处理厂建设中除了注重其污水处理的功能建设外，更加注重与周围环境的协调性，其中，地埋式污水处理厂就是为满足功能建设以及实现与周围环境的相互协调发展而提出的一种建设模式，它通过将机械设备放置于地下场所，利用其长期封闭的污水处理与设备运行特征，减少对周围环境及居民正常生活的不利影响，

通常情况下，地埋式污水处理厂的电气系统设计中，主要包括变配电系统以及地下污水处理厂照明系统、防雷接地装置、电机控制等结构内容。其中，城市污水处理厂变配电系统设计中，由于地埋式污水处理厂作为相对集中的污水处理场所，其变配电系统设计中，对供电系统均设置为一级负荷状态，通过双电源供电设计，在电气系统工作运行中能够实现两路电源同时工作运行支持，并且互为备用保障，以对其污水处理的用电需求进行满足，确保其供电运行可靠性。此外，需要注意的是，污水处理厂电气系统的变配电设计中，还需要针对紧急供电运行支持问题进行设计分析，并且需要结合地埋式污水处理厂的地下污水处理环境条件，在发生火灾隐患后消防设计中的供电就会被中断，从而对地下供电照明形成不利影响，导致火灾隐患对人员安全威胁较为严重。除上述设计内容外，地埋式污水处理厂变配电设计中，还需要结合污水处理的消防风机、风阀以及事故截断阀、应急照明、疏散指示灯、排水泵、防火卷帘门等电气系统运行供电提供相应的支持，以满足整个污水处理厂的变配电设计需求。

其次，污水处理厂的电机控制供电设计中，结合地埋式污水处理厂电气设备的工作运行环境，其防护等级设计中应高于IP54，同时增加温湿度控制器设计运用，以通过PLC自动化控制系统对其电气系统供电运行提供安全、可靠的支持。污水处理厂电气系统的照明设计中主要包含地下和地上照明两个部分，其中地下照明主要包含地下空间场所内的所有设备以及工艺范围内、楼梯楼道环境照明等，其中包含应急照明和正常照明两部分，而地上照明则是指污水处理厂的道路和景观照明、总配电室照明等。由于地埋式污水处理厂的采光条件相对较差，在进行地下照明设计中应根据其照明需求，从光照强度以及节能、地下建筑室内环境等方面进行综合考虑并设计分析，以确保污水处理厂的照明设计科学、合理，满足其照明需求。此外，对污水处理厂地下照明中的应急照明设计中一般需要在楼梯间以及防烟楼梯间前室、疏散走道等进行应急照明设计，在污水处理厂照明系统中兼作正常照明使用；对污水处理厂的地下建筑楼层需要进行火灾应急照明设计，对各疏散走道以及安全出口位置进行疏散标志与出口指示灯设置，并采用EPS集中供电，确保连续供电的时间在30min及以上，对备用灯具不需要设置自带电源，疏散标志灯与出口指示灯在正常与火灾照明中都需要处于点亮状态，以为地下建筑楼层出行提供明确指示；对火灾时需要继续工作的场所都需要进行应急照明设置，以满足其正常工作运行的照明需求。

2、污水处理厂电气自动化控制工程设计与应用

结合上述污水处理厂电气系统设计及工作运行情况，在进行电气系统自动化控制工程设计中，需要从PLC自动化控制系统设计和仪表仪器监测系统设计、有毒有害气体预防控制等方面进行综合设计分析。

其中，在PLC自动化控制系统设计中，需要按照分散控制、集中化管理、数据资源共享原则进行设计分析，其系统的结构组成包含现场设备控制站（PLC）以及中央监控系统、网络传输软件等，各结构层之间相互独立，对现场设备控制站与中央监控系统采用以太网进行连接，以实现数据的传输和信息通信支持。值得注意的是，由于污水处理厂通信技术设计运用中多采用光纤冗余以太网环网结构，能够通过各控制站性能对PLC自动控制进行支持，以满足其数据信息的有效传递和通信要求。此外，在上述PLC自动化控制设计实现情况下，在污水处理厂运行管理中还能够通过数据库管理系统的利用实现信息资源集中化管理，以形成具有综合性的污水处理自动化系统，以通过监控系统的共同配合对污水处理厂污水处理全过程进行可视化监控管理，以促进其管理水平提升。

其次，污水处理厂电气系统自动化控制设计中，对仪器仪表监测系统的设计，是满足其自动化控制的重要内容。在进行污水处理厂仪器仪表监测系统设计中，需要有关设计人员严格按照技术先进性以及经济性、安全性等原则进行设计，由于污水处理厂电气系统主要仪器仪表类型包含超声波液位测量仪以及进行地下管道内体液体流量测量使用的电磁流量计、进出水部位设置的PH、TP、COD、TU等仪表设备，其中，在进行超声波液位测量仪运行监测中能够，是通过液位开关实现部分液位高低变化的监测，并根据液位控制的反应变化对水泵运行进行管理，此外，格栅前后的液位测量也是通过超声波测量仪进行测量控制，并根据其水位变化对格栅运行进行管理。

此外，针对污水处理厂有毒有害气体的预防控制，是针对污水处理厂进行污水处理排放中存在着较大的有毒、有害气体危害风险，其中，由于地面布置的污水处理厂，其建筑呈开放式设置，在污水处理排放中存在有毒有害气体后，所产生的危害影响及范围扩散较为迅速，而地埋式污水处理厂污水处理控制中，由于通风条件较差，环境较为封闭，因此，对有毒有害气体的排出难度较大，一旦存在有毒有害气体所产生的危害影响十分严重，需要在污水处理厂电气系统设计中，针对有毒有害气体产生风险，从根源进行预防和控制，通过相应的有毒有害气体监测预防系统设计，加强对其危害影响的控制，从而对污水处理厂电气系统功能完善及其在污水处理中的有效运用进行支持。

3、结束语

总之，对现阶段污水处理厂电气及自动化工程设计与应用进行研究，有利于促进电气自动化技术在污水处理厂电气系统的设计运用，提高其电气自动化水平，加强对污水处理厂电气系统安全、可靠运行的支持，具有十分积极的作用和意义。

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