任鶴云  雷震珊 俞士靜

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究院)

　　摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了深圳濱河水質(zhì)凈化廠的工藝特點(diǎn)、工程特點(diǎn)、各專業(yè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

　　關(guān)鍵詞：A—B法  三槽式氧化溝 污泥消化 污泥脫水

　　1．工程概況

　　深圳市羅湖、上步區(qū)是深圳較早開發(fā)的地區(qū)。根據(jù)總體規(guī)劃，該地區(qū)將是特區(qū)的文化、商業(yè)中心和特區(qū)行政機(jī)關(guān)所在地，近年來該區(qū)發(fā)展迅速，目前人口已超過60萬人，供水量已突破30萬t/d，而接納該區(qū)生活污水的濱河水質(zhì)凈化廠經(jīng)二期擴(kuò)建后僅有處理能力5萬t/d，為用水量的16%。由于規(guī)模過小，大量污水不能進(jìn)入處理廠處理而直接排入深圳河(灣)，造成深圳河黑臭，嚴(yán)重影響環(huán)境。為改善環(huán)境，根據(jù)深圳市城市總體規(guī)劃要求和規(guī)劃部門改善污水系統(tǒng)的意見，深圳市東部即羅湖、福田(部分)兩地區(qū)污水治理擬將濱河水質(zhì)凈化廠擴(kuò)建成日處理能力為30萬噸的大型污水處理廠，使大部分污水經(jīng)過處理后排放，以改善深圳河的污染情況，不斷提高環(huán)境質(zhì)量，改善投資環(huán)境。

　　三期擴(kuò)建為日處理能力25萬噸，總投資28220.82萬元。該工程于1991年4月開始設(shè)計(jì)招標(biāo)，1993年逐步進(jìn)入施工，1996年12月完工并正式投入使用。

　　該工程主要特性指標(biāo)如下：

　　2．工程設(shè)計(jì)

　　2.1 總體設(shè)計(jì)

　　2.1.1水量水質(zhì)

　　根據(jù)招標(biāo)文件規(guī)定，濱河水質(zhì)凈化廠要在日處理污水5萬噸的基礎(chǔ)上擴(kuò)建至日處理污水30萬噸的污水廠(即新增25萬t/d)，總變化系數(shù)k按1.3計(jì)算。

　　根據(jù)深建字(1991)110號(hào)文及深水指字(1991)05號(hào)文，污水進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)值為：

　　根據(jù)深水指字(1991)05號(hào)文的意見，濱河水質(zhì)凈化廠擴(kuò)建工程的最終出水水質(zhì)指標(biāo)為

　　2.1.2工程特點(diǎn)

　　該工程是一項(xiàng)擴(kuò)建工程，不同于新建污水廠。工程在已建成投產(chǎn)的深圳濱河水質(zhì)凈化廠廠址擴(kuò)展，新工程具有用地緊、規(guī)模大、處理要求高的特點(diǎn)。

　　(1) 用地受到限制，擴(kuò)建用地狹小，水質(zhì)凈化廠總征地面積15.36hm²，建筑紅線內(nèi)面積14.8hm²，其中一、二期工程已占用土地6.5 hm²。可供用地分兩塊，一塊在廠區(qū)東部約2 hm²，一塊在西部(包括二期工程中留下的零星地)約6.4 hm²，即擴(kuò)建的25萬t/d規(guī)模的污水污泥處理構(gòu)筑物必須在南部6.4 hm²的土地內(nèi)安排。

　　(2) 擴(kuò)建工程水量規(guī)模較大，為原規(guī)模5萬t/d的5倍，成為水質(zhì)凈化廠的主體部分，其構(gòu)筑物的布局必須滿足工藝要求和便于運(yùn)行管理，不能采取見縫插針的辦法，工藝安排難度較大。

　　(3) 出水水質(zhì)要求高。如前述，擴(kuò)建工程的出水水質(zhì)必須與受納水體深圳河的水質(zhì)目標(biāo)相銜接。深圳河的中下游水質(zhì)，按規(guī)劃要求，應(yīng)達(dá)到IV、V級(jí)水體，除COD為20～25mg/L，BOD為6～10mg/L等有機(jī)物指標(biāo)外，還有氮、磷等濃度要求，所以在污水處理工藝的選擇上應(yīng)與深圳河水的水質(zhì)目標(biāo)相適應(yīng)。

　　(4) 擴(kuò)建工程終期規(guī)模為30萬t/d，一次建成，投資大，且建設(shè)周期較長(zhǎng)。為減少近期投資，工程建設(shè)按處理深度逐步提高，工程分段實(shí)施的步驟進(jìn)行。

　　(5) 以生活污染物為主要處理對(duì)象的水質(zhì)凈化廠，其處理工藝采用生物處理費(fèi)用上是最經(jīng)濟(jì)的，但是，由于處理規(guī)模大，運(yùn)行費(fèi)則相當(dāng)可觀，且運(yùn)行費(fèi)的55%以上是電費(fèi)，所以降低能耗是降低水質(zhì)凈化廠運(yùn)行成本的關(guān)鍵，且有利于維持長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.1.3工藝流程

　　見圖2-1與圖2-2

 圖2-1   深圳濱河水質(zhì)凈化廠三期工藝流程

圖2-2   濱河水質(zhì)凈化廠污泥處理流程圖

　　2.1.4工藝特點(diǎn)

　　(1) 污水處理選用A-B法，利用A-B法不需設(shè)置初沉池且A段具有高負(fù)荷、低耗氧、強(qiáng)吸附的特點(diǎn)，半小時(shí)內(nèi)可去除50%以上的BOD₅，使池子總體積大大小于常規(guī)活性污泥法。該工藝有利于分段實(shí)施，近期上A段，用較少的投資就可達(dá)到50%以上的處理效果。

　　(2) B段采用三槽交替式氧化溝，使曝氣、沉淀合為一體，利用交替時(shí)的靜止沉淀提高效果，減少沉淀池體積，由于交替進(jìn)水不需設(shè)置回流污泥提升系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了動(dòng)力消耗。

　　(3) 氧化溝系統(tǒng)運(yùn)行靈活，可根據(jù)需要改變運(yùn)行費(fèi)用，且可采用邏輯程度控制，操作管理方便。

　　(4) 進(jìn)水泵、回流污泥泵等選用潛水泵，大大減少了用地面積及土建費(fèi)用。

　　(5) 氧化溝采用轉(zhuǎn)刷曝氣，部分為雙速馬達(dá)，調(diào)度方便，維修合理容易。

　　(6) 各處理階段均可超越，以適應(yīng)水質(zhì)的變化，并能滿足出水要求。

　　(7) 采用組合式構(gòu)筑物，以節(jié)省用地，如泵房上層設(shè)變配電間，三聯(lián)體下層設(shè)鼓風(fēng)機(jī)房。

　　2.1.5主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與1996年建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比見表2-1。

表2-1  主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

　　2.2 工藝設(shè)計(jì)

　　2.2.1 進(jìn)水泵房

　　該進(jìn)水泵房為圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，直徑D=20m，內(nèi)設(shè)5臺(tái)無堵塞型潛水泵(四用一備)。單泵流量950L/S，揚(yáng)程10.5m，為使配水均勻呈扇形布置，泵房上層設(shè)有變配電間及低壓配電間。

　　2.2.2 曝氣沉砂池

　　該池為矩形鋼混凝土結(jié)構(gòu)，前段為細(xì)格柵井，設(shè)有2臺(tái)寬3.0m、柵凈距為10mm機(jī)械格柵，采用格柵前后水位差啟動(dòng)。后段為曝氣沉砂池，共分4槽。每槽寬3m，長(zhǎng)19m，有效水深3m，最大流量時(shí)停留時(shí)間為3min，池上設(shè)置移動(dòng)橋式吸砂機(jī)2臺(tái)，砂粒用砂泵吸出，并經(jīng)砂水分離后裝車外運(yùn)，每日砂量約7.5m³。

　　2.2.3 A段曝氣池

　　該池為矩形鋼混凝土結(jié)構(gòu)，平面尺寸54.5m×22.5m，分兩組，每組分五格，每格寬10m，長(zhǎng)10m，有效水深7.5m，總?cè)莘e7500m³，高峰流量時(shí)停留時(shí)間為0.55小時(shí)，平均流量為0.7小時(shí)，設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷為2.5kgBOD₅/kgMLSS·d，污泥泥齡0.61天，每格曝氣池內(nèi)設(shè)置2臺(tái)抽筒式曝氣器，共20臺(tái)，由新建鼓風(fēng)機(jī)房供氣。

　　曝氣池進(jìn)水端設(shè)有回流污泥泵房，裝有4臺(tái)潛水軸流泵，中間沉淀池的污泥經(jīng)泵提升后直接入A段曝氣池。

　　A段曝氣池設(shè)超越管，沉砂池出水可直接入中間沉淀池或入B段氧化溝進(jìn)行處理。

　　2.2.4 中間沉淀池

　　該池為鋼混凝土矩形結(jié)構(gòu)的平流式沉淀池，分兩組，每組由4條沉淀池組成，每池寬10.5m，長(zhǎng)64.5m，有效水深3.75m，停留時(shí)間約1.5小時(shí)。

　　池上設(shè)有橋式刮泥機(jī)共4套，跨度為21m。用刮板將污泥刮入泥斗，利用靜水壓排入泥井，并用堰門控制排泥量。每槽兩側(cè)設(shè)有出水堰，溢流率為2.9L/m·s。

　　2.2.5 鼓風(fēng)機(jī)房

　　鼓風(fēng)機(jī)房為獨(dú)立建筑，平面尺寸約為30m×18m，北側(cè)設(shè)有變壓器間，低配間，南側(cè)為風(fēng)機(jī)房，控制室及值班室。為便于進(jìn)出風(fēng)管的安裝及維修，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有管溝。

　　風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有4臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)(三用一備)，每臺(tái)風(fēng)量為120m³/min，風(fēng)壓為5m，配用電機(jī)功率為175kW，鼓風(fēng)機(jī)單機(jī)噪聲不大于85dB，為防止噪聲外傳，內(nèi)墻、頂棚均采用吸音材料，空氣由風(fēng)廊進(jìn)風(fēng)，經(jīng)空氣過濾器除塵后入鼓風(fēng)機(jī)，為便于安裝維修，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)5t電動(dòng)懸掛式單梁起重機(jī)一臺(tái)。

　　2.2.6 配水井及三槽交替式氧化溝

　　為配合三槽式交替式氧化溝的不同配水方式，設(shè)置2座正三角形配水井，每座配水井內(nèi)側(cè)設(shè)置7m長(zhǎng)傾斜式電動(dòng)堰門3座，利用堰門的開閉改變氧化溝的進(jìn)水點(diǎn)。

　　三槽交替式氧化溝即為帶有沉淀功能的氧化溝，共設(shè)置2座，每座由三溝組成，每溝平面尺寸為22m×157m，有效水深為3.5m，每座設(shè)置水平轉(zhuǎn)刷28臺(tái)，三槽中轉(zhuǎn)刷分配為(11,6,11)，其中9臺(tái)轉(zhuǎn)刷配制雙速電機(jī)(每槽3臺(tái))。轉(zhuǎn)刷直徑均為1m，長(zhǎng)9m，轉(zhuǎn)速為72red/min，雙速為72red/48red/min，配置電機(jī)功率均為45kW。每臺(tái)轉(zhuǎn)刷供氧量為74kgO₂/h，在轉(zhuǎn)刷水流前方設(shè)置導(dǎo)流擋板，使溝內(nèi)平均流速>0.3m/s。兩側(cè)槽為帶有沉淀功能的曝氣池，可轉(zhuǎn)換作曝氣及沉淀用，每槽內(nèi)設(shè)置14臺(tái)5m長(zhǎng)的傾斜式電動(dòng)堰門，出水溢流率為20.7L/m·s。中間槽為曝氣池，內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)刷5臺(tái)，曝氣后混氣液通過隔墻連通孔輪換進(jìn)入兩側(cè)帶有沉淀功能的曝氣池，經(jīng)靜止沉淀后通過傾斜式堰門排出。由于三槽交替式氧化溝無污泥回流系統(tǒng)，剩余污泥經(jīng)泵唧入前濃縮池，濃縮后入污泥處理系統(tǒng)。

　　三槽交替式氧化溝運(yùn)行靈活，運(yùn)行周期可隨進(jìn)水水質(zhì)及出流要求而改變，運(yùn)行周期為8小時(shí)，操作運(yùn)行可采用邏輯程序控制。

　　2.2.7 前濃縮池

　　前濃縮池為鋼混凝土結(jié)構(gòu)，直徑20m，共3座，1座用于濃縮A段污泥，2座用于濃縮B段污泥，A段污泥表面負(fù)荷為90.8kg/m²·d，濃縮時(shí)間約14小時(shí)，B段污泥表面負(fù)荷為19.1kg/m²·d，濃縮時(shí)間約15小時(shí)。

　　縮池內(nèi)設(shè)有周邊傳動(dòng)半橋式濃縮機(jī)。

　　2.2.8 消化池

　　消化池除利用原有2座消化池外，增建2座和原消化池相似的池子(直段比原池高1.2m)作二相消化池，總有效容積7024m³，用于消化A段污泥，池外采用加熱混和攪拌器，并利用污泥內(nèi)循環(huán)加熱攪拌。

　　2.2.9 后濃縮池

　　新建的后濃縮池直徑D=20m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。經(jīng)消化后的污泥入后濃縮池，可進(jìn)一步提高含固率，降低脫水機(jī)負(fù)荷。污泥表面負(fù)荷91.3kg/m²·d，濃縮時(shí)間35小時(shí)，濃縮后含固率6%。

　　池內(nèi)設(shè)有周邊傳動(dòng)半橋式帶柵濃縮機(jī)型式同前濃縮池。

　　2.2.10 勻質(zhì)池

　　為平衡脫水機(jī)的運(yùn)行，該工程設(shè)置一座直徑16m，有效水深為2.5m的鋼混凝土結(jié)構(gòu)勻質(zhì)池，總?cè)莘e502m³，貯存時(shí)間約25小時(shí)，池內(nèi)設(shè)一臺(tái)不銹鋼水下攪拌器，攪拌器直徑600mm，配置功率7.5kW。

　　2.2.11 脫水機(jī)房

　　利用原脫水機(jī)房?jī)?nèi)2臺(tái)帶寬2m的壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，增建一脫水機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)一離心脫水機(jī)，處理量27.5m³/d。

　　脫水后污泥由皮帶輸送機(jī)送至污泥堆棚。

　　2.2.12 沼氣壓縮機(jī)房

　　除利用原有機(jī)房及設(shè)備外，增設(shè)2臺(tái)250m³/h、風(fēng)壓3kg/cm²、功率30kW的沼氣壓縮機(jī)，以滿足消化池?cái)嚢枰蟆?/P>

　　2.2.13 貯氣罐及燃燒塔

　　廠內(nèi)原有2座貯氣罐，總有效容積為1200m³，增設(shè)一座有效容積1500m³的濕式貯氣罐，3座氣罐并聯(lián)使用，總有效容積為2700m³。

　　2.3 結(jié)構(gòu)專業(yè)

　　2.3.1 地基處理

　　水質(zhì)凈化廠位于深圳河邊，其土層分布情況如下，表層為4～6m厚雜填土或淤泥土，往下依次為6～8m厚砂層，2～3m厚殘積亞粘土，風(fēng)化基巖。設(shè)計(jì)中經(jīng)過對(duì)預(yù)制樁、灌注樁、端夯擴(kuò)樁等樁型的反復(fù)比較，選用了在深圳從未使用過的端夯擴(kuò)樁，以殘積層作為持力層。當(dāng)?shù)貜V泛采用的φ480灌注樁，單樁承載力為50t，而φ420的端夯擴(kuò)樁，單樁承載力可達(dá)75t以上，承載力提高50%，并且由于樁頭夯擴(kuò)以后樁基的抗板力也有了很大的提高，更有效地解決了水池的抗浮，采用端夯擴(kuò)樁后，地基處理費(fèi)用減少了30%左右，目前該樁型在深圳已得到了廣泛使用。

　　2.3.2 結(jié)構(gòu)布置

　　水質(zhì)凈化廠用地緊張，在滿足工藝及其他工種的要求下，多種構(gòu)筑物利用結(jié)構(gòu)和工藝的特點(diǎn)采用疊建和連建，如將集水井、泵房、壓力井、高配間、變壓器室疊建，選用沉井結(jié)構(gòu)，地下12m，地上18m；閘門井、沉砂池、計(jì)疊井連建，取得了節(jié)約用地，降低投資，操作、管理方便的效果。對(duì)廠區(qū)內(nèi)原有的30m的城市排水明溝，在不改道、不斷流的條件下，采用挖孔樁基、塊石護(hù)坡，對(duì)排水明溝進(jìn)行整治后，加設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土蓋板，提供了約5000m²6幢住宅樓建設(shè)場(chǎng)地。整個(gè)明溝整治費(fèi)用約3000萬元，6幢住宅建成后其價(jià)值為10000萬元，凈利可達(dá)7000萬元。經(jīng)過對(duì)廠區(qū)內(nèi)場(chǎng)地的合理改造，不僅改善了環(huán)境，節(jié)約用地，節(jié)省投資，而且充分發(fā)揮了原有場(chǎng)地的經(jīng)濟(jì)效益。

　　2.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　對(duì)大型矩形水池，如沉淀池(40×89m)、氧化溝(70m×150m)采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，對(duì)圓形水池如消化池采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的造型為節(jié)約投資起到了一定的作用。在水池設(shè)縫中，采用完全縫和引發(fā)縫相結(jié)合，沉降縫和伸縮縫相結(jié)合，較好地解決了水池的開裂問題，使用后未發(fā)生一起滲漏現(xiàn)象。在水體抗浮設(shè)計(jì)中，根據(jù)無蓋水池的特點(diǎn)比規(guī)范規(guī)定的地下水位高度降低0.3m，僅兩座氧化溝的樁基費(fèi)用就降低了100萬元左右。

　　2.4 電氣設(shè)計(jì)

　　深圳市濱河水質(zhì)凈化廠三期擴(kuò)建工程規(guī)模大，出水水質(zhì)要求高，擴(kuò)建工程最終規(guī)模為30萬t/d。根據(jù)先進(jìn)的污水處理工藝要求，并結(jié)合一、二期工程的配電情況，進(jìn)行三期擴(kuò)建工程的總體設(shè)計(jì)。

　　2.4.1 高壓配電間設(shè)計(jì)

　　由于規(guī)模大，變電所設(shè)置多，為此新設(shè)計(jì)一座功能比較齊全，近、遠(yuǎn)期結(jié)合的新型高壓配電間。其特點(diǎn)如下：

　　(1) 高壓配電間內(nèi)設(shè)高壓開關(guān)柜室、控制室、值班室、備品室及盥洗室。

　　(2) 高壓配電的主結(jié)線采用雙電源單母線分段結(jié)線，兩段母線各帶一臺(tái)50kVA所用變，供高配間的控制，繼保，信號(hào)電源，二路10kV電源裝有閉鎖裝置，確保一常一備供電。

　　(3) 設(shè)備比較先進(jìn)、新型

　　其中10kV高壓開關(guān)柜選用引進(jìn)瑞士ABB公司技術(shù)制造的產(chǎn)品，金屬鎧裝手車式BA1型開關(guān)柜，SF6斷路器，這種開關(guān)柜由于技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，使用壽命長(zhǎng)，在15年左右內(nèi)不需維修，節(jié)約了日常運(yùn)行維修費(fèi)用。同時(shí)手車柜保養(yǎng)也比較方便。直流操作電源采用先進(jìn)的免維護(hù)電池屏組(一屏是恒流浮充充電，一屏是電池組)，滿足了直流彈操系統(tǒng)的要求。

　　(4) 繼電保護(hù)信號(hào)系統(tǒng)

　　(a) 10kV進(jìn)線開關(guān)保護(hù)，裝設(shè)電流速斷保護(hù)，過電流保護(hù)，并設(shè)備用電源自動(dòng)切換裝置。

　　(b) 10kV出線開關(guān)保護(hù)，采用電流速斷保護(hù)，過電流保護(hù)及單相接地保護(hù)。

　　(c) 10kV分段開關(guān)保護(hù)，采用電流速斷保護(hù)，過電流保護(hù)。

　　(d) 由主變壓器保護(hù)，裝設(shè)過電流保護(hù)、瓦斯保護(hù)和溫度保護(hù)，所有信號(hào)都能反映在控制室內(nèi)的信號(hào)屏上。

　　2.4.2 全廠變配電所設(shè)置

　　(1) 進(jìn)水泵房變電所

　　安裝2臺(tái)1250kVA干式變壓器。

　　(2) 鼓風(fēng)機(jī)房變電所

　　安裝2臺(tái)1250kVA油浸式變壓器。

　　(3) 一、二期變電所

　　安裝2臺(tái)1000kVA油浸式變壓器。

　　(4) 家屬樓變電所

　　安裝一臺(tái)1000kVA油浸式變壓器。

　　(5) 蒸餾水車間變電所

　　安裝一臺(tái)400kVA油浸式變壓器。

　　上述變配電所均設(shè)在負(fù)荷中心，采用放射型的供電方式，確保用電的可靠性。廠內(nèi)各種電纜主要采用電纜溝敷設(shè)。全廠總裝接容量7400kVA，總計(jì)算負(fù)荷5300kW。

　　2.4.3 進(jìn)水泵房變配電所及鼓風(fēng)機(jī)房變配電所設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

　　這2座變配電所主要供電及控制對(duì)象是2座大型三槽式氧化溝，由于出線回路多，用電量大，是三期擴(kuò)建工程電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。

　　基于進(jìn)水泵房變配電所低壓出線98回路，鼓風(fēng)機(jī)變配電所低壓出線98回路，為此低壓配電柜選用BFC-20A改進(jìn)型抽屜柜，每臺(tái)柜垂直可裝9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)抽屜，除進(jìn)線柜、出線柜寬度為1m，電容補(bǔ)償柜為0.8m，其余柜均為0.6m，與固定柜相比柜的數(shù)量減少許多，節(jié)省了土建面積，降低了基建投資。由于采用抽屜式，檢修與維護(hù)都較方便。

　　另外根據(jù)工藝控制要求，在轉(zhuǎn)刷電機(jī)(單速電機(jī)、兩速電機(jī))、堰門電機(jī)和電動(dòng)閘閥電機(jī)二次回路設(shè)計(jì)中都留有PLC控制節(jié)口，以便由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

　　因受地形條件的限制，實(shí)際上進(jìn)水泵房是由下部泵房、中間電纜夾層、上中為變壓器室和低壓配電室組成的特種構(gòu)筑物。由于出線電纜種類不同(電力電纜、控制電纜和信號(hào)電纜)、電壓等級(jí)不同(10kV、380V、220V和弱電電壓)、出線回路多(近100回路電纜)，設(shè)計(jì)根據(jù)不同的電壓等級(jí)、動(dòng)力與弱電分開的原則采用兩端電纜豎井和電纜夾層相結(jié)合的方式，在豎井內(nèi)和電纜夾層中設(shè)置多層阻燃電纜橋架(鋼質(zhì)橋架中襯阻燃板)，節(jié)約了大量?jī)r(jià)格較貴的阻燃電纜，這樣不但保證運(yùn)行的可靠而且保證檢修人員安全。由于變壓器室設(shè)在上部(3層)，設(shè)計(jì)選用干式變壓器，杜絕了油浸變壓器故障時(shí)油管曝裂噴油易引起火災(zāi)的隱患，保證了安全用電。

　　按工藝設(shè)計(jì)的要求采用根據(jù)池中溶解氧的多少來控制進(jìn)風(fēng)閥門的角度，在進(jìn)風(fēng)閥的電控裝置中設(shè)置了伺服系統(tǒng)，滿足工藝處理的最佳效果。

　　2.4.4 三槽式氧化溝電氣設(shè)計(jì)

　　三槽式氧化溝共2座，也是這次擴(kuò)建電氣設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。2座氧化溝中布置有轉(zhuǎn)刷電機(jī)56臺(tái)，其中單速電機(jī)38臺(tái)，雙速電機(jī)18臺(tái)，另外還有進(jìn)出水堰門電機(jī)65臺(tái)。由于電力電纜和控制電纜較多，所以在氧化溝走道板兩側(cè)設(shè)置電纜橋架，但氧化溝待處理的污水在陽光照射下會(huì)產(chǎn)生較多的腐蝕性氣體，對(duì)電纜橋架作了防腐蝕特種處理，以延長(zhǎng)使用壽命。另外為了便于調(diào)試和人身安全，在每臺(tái)轉(zhuǎn)刷電機(jī)旁設(shè)立緊急按鈕，這樣既方便了調(diào)試修理，又保證了人身安全。見圖6三槽式氧化溝工藝設(shè)計(jì)圖。

　　2.5 儀表控制專業(yè)

　　2.5.1 儀表控制設(shè)計(jì)要求

　　由于深圳水質(zhì)凈化廠三期擴(kuò)建工程規(guī)模較大，凈化工藝較復(fù)雜，直接關(guān)系到深圳人民的日常生活，因此，對(duì)全廠的儀表設(shè)計(jì)提出了較高的要求。

　　(1) 檢測(cè)儀表配置

　　根據(jù)工藝流程，要求全面配置檢測(cè)儀表，以滿足生產(chǎn)過程監(jiān)測(cè)及自控，達(dá)到科學(xué)管理的目的。

　　(2) 控制系統(tǒng)

　　全廠建立一套分散控制、集中管理系統(tǒng)，實(shí)施主要生產(chǎn)工藝的過程自動(dòng)控制，設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視及生產(chǎn)數(shù)據(jù)積累、運(yùn)算、貯存等功能，最終達(dá)到節(jié)約能耗、藥耗、勞力和安全生產(chǎn)的目的。

　　(3) 控制內(nèi)容

　　對(duì)全廠主要生產(chǎn)流程，如泵機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、沉淀池、三槽式氧化溝、污泥處理等實(shí)施自動(dòng)控制。

　　2.5.2 儀表控制設(shè)計(jì)構(gòu)思

　　(1) 檢測(cè)儀表配置

　　檢測(cè)儀表的配置在滿足生產(chǎn)工藝和自控的要求下，以少而優(yōu)為原則，尤其是水質(zhì)分析儀表，價(jià)格比較昂貴，維護(hù)保養(yǎng)的工作量大，必須選用優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，在安裝上著重考慮日常校表、維護(hù)的方便。

　　(2) 控制系統(tǒng)選擇

　　根據(jù)國(guó)際上控制技術(shù)發(fā)展過程和趨勢(shì)，摒棄大型計(jì)算機(jī)集中控制的高風(fēng)險(xiǎn)方式，采用了集散控制的先進(jìn)技術(shù)。集散系統(tǒng)的組成可以有DCS系統(tǒng)或PLC加上位管理機(jī)兩種方式。DCS系統(tǒng)具有系統(tǒng)組態(tài)容易，較適用于模擬量和調(diào)節(jié)回路多的情況；PLC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)程序控制功能較強(qiáng)，造價(jià)相對(duì)便宜。針對(duì)該工程大量的是機(jī)組的程序控制，因此選用了PLC系統(tǒng)。

　　(3) 控制內(nèi)容

　　根據(jù)工藝生產(chǎn)要求，確定以下主要控制內(nèi)容：

　　(a) 進(jìn)水泵房，水泵機(jī)組的液位自控；

　　(b) 1#、2#三槽式氧化溝自控；

　　(c) 沉砂池吸機(jī)、粗細(xì)格柵、壓榨機(jī)、中沉池刮泥機(jī)、回流污泥泵等主要設(shè)備的遙控。

　　除了上述控制內(nèi)容，各主要設(shè)備的運(yùn)行工況和數(shù)據(jù)檢測(cè)，也需達(dá)到過程監(jiān)測(cè)的要求。

　　2.5.3 儀表自控設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

　　(1) 檢測(cè)儀表配置內(nèi)容及方法。水廠檢測(cè)儀表分為兩大類：一類為物理量檢測(cè)儀表，如壓力、液位、流量等；另一類為化學(xué)成分分析檢測(cè)儀表，如余氯、溶解氧、pH等。物理量檢測(cè)儀表響應(yīng)快、精度高、穩(wěn)定性好、維護(hù)工作量小，參與過程控制問題不大。化學(xué)分析檢測(cè)儀表響應(yīng)慢、誤差大、易漂移、維護(hù)工作量大，參與過程控制應(yīng)慎重。根據(jù)這些特點(diǎn)，該工程作了如下的配置及安裝。

　　(a) 物理量檢測(cè)儀表

　　① 液位：進(jìn)水井、格柵液位差和消化池等均設(shè)置了液位檢測(cè)。采用超聲波液位計(jì)。

　　② 壓力：進(jìn)水泵、污水泵和鼓風(fēng)機(jī)等泵口均設(shè)置了壓力檢測(cè)。采用無引壓管的直接旋入式壓力變送器。

　　③ 流量：進(jìn)水渠、污泥管、污水管和鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)管等均設(shè)置了流量檢測(cè)，進(jìn)水渠用巴氏槽超聲波液位式流量計(jì)，污泥量用電磁流量計(jì)，污水管采用帶標(biāo)準(zhǔn)管段多普勒式超聲波流量計(jì)，風(fēng)管采用孔板壓差式流量計(jì)。

　　④ 溫度：消化池泥及水泵機(jī)組均檢測(cè)前后軸溫和電機(jī)繞組溫度。采用Pt100鉑電阻。

　　(b) 化學(xué)分析檢測(cè)儀表

　　化學(xué)分析儀表中僅選擇了氧化溝溶解氧參與控制，該溶氧儀安裝在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，盡可能縮短信號(hào)反饋時(shí)間，有利于調(diào)節(jié)穩(wěn)定。

　　① 溶解氧：檢測(cè)沉淀水和氧化溝水的溶氧值。采用電極式附水沖裝置和提升桿，便于日常情況和維護(hù)。

　　② 余氯：檢測(cè)出廠水池余氯。采用電極式余氯分析計(jì)帶提升桿。

　　③ pH值：檢測(cè)進(jìn)水和消化池pH值。采用薄膜滲透電極式pH計(jì)帶水沖裝置和提升桿。

　　(3) 儀表安裝

　　全部在檢測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝，變換成4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳輸?shù)礁鱌LC控制現(xiàn)場(chǎng)分站。

　　(2) 控制系統(tǒng)組成及功能

　　(a) 控制系統(tǒng)組成。由一個(gè)中心控制站和4個(gè)控制分站組成集散系統(tǒng)。中心控制站由兩臺(tái)Compaq2控機(jī)構(gòu)成，雙機(jī)熱備用，設(shè)于中心控制室，并配置了鑲嵌式工藝流程模擬屏。4個(gè)控制分站設(shè)于進(jìn)水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房和污泥泵房，其中1#分站用于老廠改造，中心站和分站之間由一根高速DHt數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸速率10Mbit。

　　3個(gè)控制分站(不包括老廠改造分站)根據(jù)數(shù)據(jù)量作了如下配置(見表2-2)：

表2-2   控制系統(tǒng)組成

　　(b) 控制系統(tǒng)功能

　　① 中心控制站。主要是管理功能，如檢測(cè)參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的顯示及報(bào)警，實(shí)時(shí)和趨勢(shì)查閱，各種數(shù)據(jù)記錄、運(yùn)算、制表等，并可在線對(duì)各運(yùn)行設(shè)定值進(jìn)行修改。通過操作站對(duì)分站控制程序的編制、調(diào)試和下載。

　　② 進(jìn)水泵房分站。主要是控制進(jìn)水泵房5臺(tái)泵機(jī)的開停順序，并根據(jù)進(jìn)水液位控制泵機(jī)的開停臺(tái)數(shù)，根據(jù)溶氧值控制1#氧化溝的堰門和轉(zhuǎn)刷運(yùn)行程序。

　　③ 鼓風(fēng)機(jī)房分站。根據(jù)溶氧值控制2#氧化溝的堰門和轉(zhuǎn)刷運(yùn)行程序。

　　④ 污泥泵房分站。主要是根據(jù)泥位控制污泥泵機(jī)的開停順序。2組消化池和污泥處理裝置的監(jiān)測(cè)和遙控。

　　(c) 檢測(cè)參數(shù)和集散系統(tǒng)的信號(hào)接口處理

　　由于全廠檢測(cè)了約60個(gè)模擬量和700個(gè)開關(guān)量，這些大量分散的數(shù)據(jù)如何正確接入集散系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)成敗的重要問題。工程中采用了現(xiàn)場(chǎng)儀表盤“承上啟下”的過渡方式，在進(jìn)水泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、污泥泵房等3處設(shè)置了現(xiàn)場(chǎng)儀表盤，起到了以下作用：

　　① 大量分散的信號(hào)相對(duì)集中于儀表盤，并把各種類型的數(shù)據(jù)(如電流、電陰、電壓)全部轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

　　② 由于集散系統(tǒng)各分站不設(shè)顯示器，是個(gè)“黑匣子”儀表盤起到了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示作用，尤其在工程實(shí)施初期，集散系統(tǒng)還一時(shí)難以投運(yùn)時(shí)，起了運(yùn)行管理作用。

　　③ 便利了集散系統(tǒng)的調(diào)試，使集散系統(tǒng)統(tǒng)一與儀表盤接口。

　　(3) 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)儀表和控制系統(tǒng)的故障和損壞，大部分受過電壓的沖擊，深圳又屬多雷地區(qū)，而過電壓的主要來源是電源和接地系統(tǒng)，因此，在該工程中，儀表控制系統(tǒng)設(shè)立專用的接地系統(tǒng)，除外殼保護(hù)接入電氣接地系統(tǒng)，其他接地完全獨(dú)立。在儀表控制電源的入口處裝過電壓保護(hù)裝置。這兩項(xiàng)措施有效地減少了多雷區(qū)儀表過電壓的損壞率。