一种简易实用的余水处理装置及电气控制系统

摘要本文介绍一种简易实用的余水净化处理装置及电气控制系统，本装置结构简单，操作方便，实用性强，能方便处理工程施工过程中产生的余水。

关键词余水处理装置电气控制

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

随着经济的发展及城市化的推进，在建筑施工及市政工程、水利工程建设过程中，会产生大量含有一定杂质的泥浆水，工程中将这些泥浆水称作余水。

如将这些余水不经处理直接排放到江河中，或通过短时间简单沉淀后再排放，往往会污染环境，导致水质恶化，直接影响鱼类等水生动植物的生长，甚至导致其大量死亡，前些年曾发生有些施工单位往钱塘江等偷排工地泥浆余水事件，在社会上造成了非常恶劣的影响。

往江湖中偷排余水除了经济利益驱动外，另外一个原因是泥浆水现场处理困难，深沉时间长，成本高，效果差，有些工地为了赶工期，不惜铤而走险，直接将不经任何处理的泥浆水排到江湖中。如何通过简易的装置，及时有效地将这些余水经过一定的净化沉淀处理后再进行排放，一直是许多施工单位探求的课题，本文介绍一种适应施工现场使用的余水处理装置及电气控制系统。

一、装置系统的基本要求

施工工地一般都在野外作业，其工作现场环境差，湿度大，设备安装场地狭窄，因此，对余水处理装置及电气控制设备的防潮、安装尺寸等有较高的要求，其工作可靠性尤为重要。

余水处理装置要求其既能适应较恶劣的工作环境，又使系统构造简单、安装方便，工作可靠性好，操作简便，功能强、互换性好，便于维护检修、有更高的效率及更低的劳动强度，投资省，具有更高的性价比。

二、余水处理装置系统的构成

本装置是一个全自动、智能化、连续式一体化的溶液配制及投加装置，主要由原水供水系统、原药投加系统、药液配置系统、药液投加系统、电气控制系统等构成，系统构成框图如图一。

图一系统构成框图

装置框架为可分体拆卸式，在调换地方或迁移工地时，可方便分拆成三部分，便于装卸和运输，装置具体由原水泵，加药泵，搅拌机，计量泵，药剂桶，药液配置桶，药液贮存桶，供电电源，控制箱及相应管路等组成。

系统配置图如图二。

图二系统配置图

三、装置的电气系统控制原理

由于施工现场一般都在野外作业，本装置用电电源采用移动式自备小型柴油发电机组供电，电源为三相四线制，额定电压380/220V，控制箱上设总开关及分路自动空气开关，分别控制各设备运转，在市电供电条件较好的地方，可直接用市电供电。

装置主要设备由计量泵，原水泵，加药泵，搅拌机，电磁阀等组成。

负荷计算书见下表一：

按需用系数法确定用电设备组计算负荷

Pis=Kx·∑Ps Iis=Pis/(1.732UeCOSΦ)

综合设备用电配置状况,取需用系数Kx=0.80，功率因数COSΦ=0.85

∑Ps=6.17KW，额定电压 Ue=0.38KV

Pis=0.80×6.17=4.936KWIis=4.936/(1.732×0.38×0.85)=8.82A

用电设备有功计算负荷为4.936KW，计算电流为8.82A

为更好保证供电可靠性及满足野外工程作业需要，本装置选用无刷自励恒压移动式交流发电机组，额定功率6KW，能满足设备用电需要，本装置也可通过切换双投刀开关，由市电供电线路供电。

设备开机后分别由原水泵将清水、由加药泵将原药加注到药液配置桶，并由搅拌机通过一定时间拌机后打开电磁阀将配置好的药剂存放在药液贮存桶中，贮液桶中被稀释的药剂通过计量泵加到需要处理的余水中。

控制箱上配置电压，电流等测量监控仪表，及过载、短路等保护装置，由交流接触器控制各电机，热继电器保护电机的过载，由小型断路器进行短路保护，一次设备元器件均集中装于控制箱中，便于操作及检修，系统接地保护采用重复接地装置，接地电阻符合规范要求。

电气主接线图如图三所示。

图三装置电气主接线图

控制部分采用变频器、PLC和继电器联合控制，更好地解决了以往控制系统存在的缺陷，可适应恶劣的工作环境，可靠性高，硬件系统采用模块化结构，易于扩展，具有实时监控功能，控制功能可由软件实现，程序编制容易、修改方便，提高了设备运行的可靠性,其控制线路简明直观，调试检修方便，设备故障率低，使用及生产效率高。

开机后，若药液配置桶液位低于下液位设定值时，下液位控制继电器动作，原水泵启动加水，加药泵启动加原药，搅拌机开始搅拌，加药泵按设定要求控制加药量，当加药量达到规定值时，时间继电器动作，加药泵先停止工作，原水泵继续供水，当液位到达高位时，上液位继电器动作，原水泵停止加水，搅拌机也相应停机，电磁阀打开，将配置好的药液放到药液贮存桶中，待药液配置桶中药液放空后，再自动进行下一次配置。

当需要人工控制配置量或时间时，可将相应控制开关打到手动位置，根据需要由手动控制相应开关分别控制加水量、原药加注量、搅拌时间，药剂配置量或配置时间，药液配置桶中存放时间等。药液配置系统电气控制原理图如图四。

图四药液配置系统电气控制原理图

药液投加控制系统主要由计量泵和变频器等组成。药液贮存桶中配置好的药剂由计量泵送到需处理泥浆池中进行净化沉淀，加药量由安装在泥浆池（塘）中的液位（浊度）传感器将信号到变频器，变频器根据反馈信号调节计量泵转速，从而自动调节加药量，达到加药量的最佳配置。

需要手动控制加药量时，可通过调节手动增加、减少按钮（或调节管道阀开度大小），按实际需要控制药剂的投加量。药液投加系统电气控制原理图如图五。

图五药液投加系统电气控制原理图

四、系统的基本特点

余水处理过程中所用药剂完全符合国家饮用水卫生安全产品标准，配制时首先按配比要求由预混器将各种药剂进行预混，预混后物料进入配制槽（桶）配制，在整个配制过程中，可按预设浓度、配比量、水流量的变化自动调节，从而保证配制药剂完全符合预设要求，配制过程全自动连续完成。

药剂投加过程采用闭环控制，根据余水排放量及泥浆浓度反馈信号全自动控制药剂的投加量，当需要手动控制时，可将控制开关打到手动位置，通过调节手动增加、减少按钮（或调节管道阀开度大小），按实际需要控制药剂的投加量。

处理后余水无毒、无害、无异味，符合《生活饮用水卫生监督管理办法》的规定，完全达到卫生环保等排放要求。

余水处理设备电气控制系统具有操作简单，结构合理，主要有以下特点：

自动化程度高。药剂投加过程采用闭环控制，根据余水排放量及泥浆浓度反馈信号全自动控制药剂的投加量。

具有环保、节能功效。系统采用高效节能电机及控制系统，具有效率高、能耗低，噪声小，对周围环境影响小，工作可靠，结构紧凑等特点。

工作可靠。控制系统采用集成化、模块化结构设计，元件互换性好，功能强，易于扩展，使系统构造简单，电气元件、开关箱等选用标准化器件及数模化元件，设备体积小，安装检修方便。

技术上先进，系统布局合理，具有更高的性价比。控制系统操作简单，采用可拆卸结构，方便运输及安装，可使设备整体外形尺寸减小，布局更加合理，电动机、电器件、变频器等系统设备及配件均选用国产标准件，价格低廉，采购方便，安装维修简便，经济上合理。

5、电气控制系统采用优化设计。通过优化设计，不仅降低系统设备制造及安装费用，其工作效率及可靠性有了更大提高。在尽可能提高作业自动化水平，简化操作的同时，也充分考虑到系统所应具备的灵活性，以适应复杂多变的施工环境。

五、具体应用实例

实例一： 太湖竺山湖生态清淤工程，投加经稀释的有机高分子絮凝剂，药液浓度为0.6mg/L，采用本余水处理方法及系统，经江苏省水环境监测中心监测，处理前余水悬浮物浓度（SS）为843.0mg/L，处理后余水悬浮物浓度（SS）为6.0mg/L，水质各项指标均符合有关国家规定，完全达到卫生环保等排放要求，被回排到太湖。

实例二： 江苏天目湖饮用水源生态清淤工程，投加经稀释的有机高分子絮凝剂，药液浓度为0.6mg/L，采用本余水处理方法及系统，经有关部门监测，处理后余水水质外观清澈透明，悬浮物浓度（SS）为2.0-4.0mg/L，各项指标均符合有关国家规定，完全达到卫生环保等排放要求，被排放到下游鱼塘和河湖中，经多年检测，未对下游河湖鱼塘环境，水质造成影响，也不影响鱼类等水生动植物的生长。

实例三： 宁波东钱湖底泥环保清淤工程，投加经稀释的聚氯化铝及聚氯化铝铁交替使用，药液浓度为2.0mg/L，采用本余水处理方法及系统，经有关部门监测，处理后余水水质外观清澈透明，悬浮物浓度（SS）为32.0-45.0mg/L，各项指标均符合有关国家规定，完全达到卫生环保等排放要求，被回排到湖中。

本余水处理方法及系统，与以往处理方法相比，具有操作简单，效果好，成本省等特点，其主要指标见下表二：

悬浮物浓度（SS） 30.0-40.0mg/L 2.0-8.0mg/L

由上表比较可以看出，比较其他方法，本系统无论在设备结构、操作方法、控制过程、药液投加量及处理效果上均有明显优势，投资省，效率高，具有广阔的应用前景。

六、结束语

随着城市化进程的加快和基本建设的需要，工程施工过程中余水产生是一个不可避免的问题，可持续发展战略需要创造良好生态环境，任务紧迫，势在必行，而城市生态环境脆弱，环境污染和水资源短缺日益成为一个阻碍城市化发展的社会、环境问题，水资源与水处理是关系经济发展的重要因素。

本余水处理设备因其构造简单，投资省，效率高，具有广阔的应用前景。

参考文献：

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