智能污水提升排放设备的设计及应用探究

贾玉杰 杨光照 黄进

摘 要：污水排放主要分为同层污水排放和地下污水排放，同层污水可以根据自身的重力向室外市政管网中排放，可地下污水必须借助外力提升达到正常排放目的，为满足该需求，该文就以一种基于杂物过滤反冲原理及PLC自控技术的污水提升排放装置作为研究对象，通过该装置，实现智能化污水自动提升排放，利用普通水泵，阀门及相关管路，有效地解决地下污水排放问题，保障地下公共场所的清洁与环保，减少污水对周围环境的污染。以下该文就着重对此设备的设计及应用展开探讨。

关键词：地下污水排放 自动化 污水提升 智能化

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0080-02

针对地下污水在贮存、排放时容易出现的堵塞、异味以及难以清理等问题，该装置采取分离反冲的排放原理，以食品级不锈钢材料为支撑的密闭式水箱，并结合PLC技术，实现无人全自动运行，该装置具有体积小巧、可自我清洗、远程监测、工作稳定可靠、美观易用、节能环保等优点。

1 主要应用功能

该文列举的智能污水提升排放设备，是通过智能技术，实现自动化地下污水提升排放，除此基本功能外，还能实现以下应用效果：（1）无污染：以食品级不锈钢材料构建密闭式水箱，确保严密性，控制污水不外流，因杂物与污水分离、不产生沉淀所以不发酵，从而无异味释放[1]。（2）解决堵塞问题：分离器将杂物与污水分离，并暂存在杂物分离器中，这些异物因不与水泵叶轮接触，并及时反冲力排出，所以，避免了杂物与泵叶轮缠绕，有效地解决了水泵堵塞、烧毁问题，避免了疏通操作。（3）PLC控制：该设备安装了PLC控制系统，通过PLC技术进行编程操控，实现智能自动化操控。（4）远程监控：以BAS数据线，将现场设备运行的当前参数输送给监控人员，一旦数据产生异常，会发出报警信号，提醒监控人员排除隐患。（5）实用性强：因该设备所用的水箱、水管以及各主要的设备部件的制作难度小，可根据场地实际情况进行量身定做，可有效适用各类场地条件。（6）体积小性价比高：该设备的尺寸小，节省占用空间同时满足地下污水高效排放，同时还可以通过分离反冲，有效地将污染性杂物排放出去，特别适用于地下建筑系统的污水排放需求。

2 智能能污水提升排放设备的结构设计及应用技术

2.1 智能污水提升排放装置结构设计

图1中1贮水箱体、2检修口箱、3防溢换气总成、4排水闸阀、5进水分水四通、6U型排水总成、7进水止回阀、8出水止回阀、9变向三通总成、10底座及支撑架、11分离器总成、12排污泵（水箱内）、13液位传感器、14PLC可编程控制箱、15辅泵系统（选用）。

2.2 污水排放操作的功能应用

图2中，ST为分水四通，A1、A2分别为进水管单向阀，F1、F2分别为杂物分离反冲装置。M1、M2分别为排污水泵，B1、B2分别为强排管单向阀，SWK为水位计；JKG为可编程控制器，首先含有杂物的污水经过ST，经分流，分别经由A1、A2、F1、F2进入到集水箱，而杂物则由F1、F2滤出后暂存。

（1）水位上升至启动位置时，首先根据预先设计的PLC程序，会启动M1，A1在水流反冲作用下关闭，同时F1中的杂物会随同水流由B1排出，如果水位降至预先设定的低水位位置时，M1停止，A1打开，污水将继续经由A2及F2，流至集水箱。完成上一排水过程中，A2始终是打开状态，不影响外部来水作业。

（2）当水位再次升至启动位置时，会启动M2，A2在水流反冲作用下关闭，同时F2中的杂物会随同水流由B2排出，如果水位降至预先设定的低水位位置时，M2停止，A2打开，污水将继续经由A2及F2，流至集水箱，即通过这种循环交替的形式，实现双泵互换启动功能。

（3）双泵互换启动功能，即基于PLC可编程技术实现M1与M2设置为交替运作，该目的之一是正常运作时延长两泵使用寿命，防止一台水泵由于频繁使用疲劳损坏，另一台水泵长时间闲置生锈运转不灵。之二为当一台水泵发生故障，不能正常运转时，另一台泵可自动投入运行且报警指示，任何情况下不影响业主工况。

（4）水位到达启动点时，现场的SWK水位计会检测并向PLC系统发出启动信号，JKG控制柜中的PLC系统收到信号后，会下达启动M1、M2交替运行的指令。

2.3 智能污水排放设备的关键技术

（1）采用分体式杂物分离反冲装置：采用分体式杂物分离反冲装置，将杂物和固体颗粒挡暂存在杂物分离器内，使得杂物不与提升水泵叶轮接触，避免了水泵堵塞、缠绕、泵烧毁等情况的发生，同时又利用了污水提升泵在抽取水箱内污水的同时，将反冲过滤装置内部的杂物以及进入箱体内细小杂物在污水压力的作用下，最终向外排出。

（2）自搅拌功能。借助水泵泵水压力原理，设有自搅拌器，搅拌器将水箱底部细小颗粒搅拌悬浮，在通过水泵排出，减少沉淀，防止沉淀发酵，从而防止产生异味，保证设备稳定运行。

（3）采用可编程控制器（PLC）控制技术：该设备通过PLC技术实现自动化控制，由现场的水位计检测污水水位，当到达启动水位后，向PLC发送启动信号，PLC接受到信号后，开启排水泵。当到达停止水位后，向PLC发送停止信号，PLC接受到信号后，停止排水泵。

（4）实现远程监控：以BAS数据线，将现场设备运行的当前参数输送给监控人员。其一，PLC系统具有预警监控功能，通过PLC系统的程序预制，当工作参数偏离正常范围，会发出警报，提醒监控人员排除隐患，实现无人化安全运行。其二，监控人员根据运行参数，获得的数据为工程量分析提供帮助。

（5）不锈钢电子液位传感技术：该项目配置了不锈钢电子液位传感器，设有“启泵高液位、停泵液位和超高液位、超低液位”4个水位检测和显示点。当到达不同的液位点时，均会向PLC系统发出相应的信号，PLC的CPU对信号进行分析，从而准确进行水泵的控制，以此实现了高效的水泵控制。传感器之所以选用不锈钢材料，是因为此种材料具有良好的耐腐蚀性、高寿命、可靠性、灵敏小、耐腐蚀等性能优势。

2.4 智能污水提升排放设备的应用技术优势

（1）智能化控制、故障检测、多点报警指示：智能化控制为设备完全无人值守安全运行，即在无人值守的情况下设备实现根据污水来水量自动停泵、启泵。当出现设备故障时候发出报警并自我修复。

故障检测、多点报警指示即排水不正常时，水泵一直运转但水位一直不下降，阀门不能正常关闭以及水泵不能正常启停等情况，PLC根据不同故障发出不同修复信号进行修复。如不能修复即发出报警信号。

（2）完善的功能设计：为避免水箱溢水及漏电、缺相等问题，该设备还增加了水位控制系统、相许保护设备、检测报警设备等多种健康设备，对当前运行情况进行实时监控，强化了可靠性。

（3）高强度、耐腐蚀材料选用：本设备以食品级不锈钢材料制作水箱，箱体的密封性好、抗腐蚀、强度高、高稳定性、易于清理。根据场地实际情况，以及排水需求，可根据实际量身定做760 L、900 L、1200 L以及1600 L等多种型号[3]，适用性良好。

3 结语

地下污水在贮存、排放时容易出现的堵塞、异味以及难以清理等问题，基于此，该文就以一种PLC智能技术的污水提升排放装置作为研究对象，分别对它的应用功能、结构设计、关键技术以及排水应用等方面展开探讨，该设备的研发与推广应用对于推动我国传统地下污水提升装置的改造升级，促进地下建筑环境健康发展具有重要意义。

参考文献

[1]程玉红，赵晓琴.地埋式一体化污水处理设备在工业废水中的应用分析[J].河南科技，2015（1）：143-146.

[2]黄辉，张勤.三种城市污水处理工艺投资方案比较研究[J].山西建筑，2016（7）：129-132.

[3]陈敏敏，李莉娜，唐桂刚，等.我国污染源监测技术路线研究[J].生态经济，2014（11）：136-139.