電氣控制技術(shù)在中水回用系統(tǒng)中的應(yīng)用淺析

1、建筑給排水系統(tǒng)中的“中水回用技術(shù)”李燁電氣 1002 （36） 2007100112摘要：水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特征。我們 這個(gè)水資源和電能源短缺的國家，面臨城市污水肆意排放，生活用水水質(zhì)日益下降，如何使 水質(zhì)達(dá)到日常生活、工業(yè)生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性的要求，直接影響著居民正常工作和經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展。通過結(jié)合本專業(yè)所學(xué)的電氣控制技術(shù)，提出了中水回用應(yīng)用的新措施，根據(jù)中水處理對(duì) 電氣控制系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)主電路、控制電路和系統(tǒng)軟件；建立起了一套適合于小區(qū) 中水處理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：中水回用 中水處理 自動(dòng)控制 電氣控制技術(shù)中水系統(tǒng)1.1中水概念何謂“中

2、水”？其定義有多種解釋，在污水工程方面稱為“再生水”，工廠方面稱為“回用 水”，一般以水質(zhì)作為區(qū)分的標(biāo)志，其主要是指城市生活污水經(jīng)處理后達(dá)到國家規(guī)定的水質(zhì)標(biāo) 準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。中水回用，就是把生活污水或工業(yè)廢水經(jīng)過深度 技術(shù)處理后，去除各種雜質(zhì)，去除污染水體的有毒、有害物質(zhì)及某些重金屬離子，進(jìn)而消毒 滅菌，其水體無色、無味、水質(zhì)清澈透明，且達(dá)到或好于國家規(guī)定的雜用水標(biāo)準(zhǔn)（或相關(guān)規(guī)定）， 廣泛應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)和居民生活。1.2中水系統(tǒng)中水系統(tǒng)（Reclaimed Water System）由中水原水的收集、儲(chǔ)存、處理和中水供給等工程 設(shè)施組成的有機(jī)結(jié)合體，是建筑物或建筑小區(qū)的功

3、能配套設(shè)施之一。1.2.1中水回用系統(tǒng)的分類中水回用系統(tǒng)按其供應(yīng)的范圍大小和規(guī)模，一般有下面四大類：（1）排水設(shè)施完善地區(qū)的單位建筑中水回用系統(tǒng)該系統(tǒng)中水水源取自本系統(tǒng)內(nèi)雜用水和優(yōu)質(zhì)雜排水。該排水經(jīng)集流處理后供建筑內(nèi)沖洗 便器、清洗車、綠化等。其處理設(shè)施根據(jù)條件可設(shè)置在建筑內(nèi)部或臨近外部。如北京新萬壽 賓館中水處理設(shè)備設(shè)于地下室中。（2）排水設(shè)施不完善地區(qū)的單位建筑中水回用系統(tǒng)城市排水體系不健全的地區(qū)，其水處理設(shè)施達(dá)不到二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)，通過中水回用可以減 輕污水對(duì)當(dāng)?shù)睾恿髟傥廴尽Ｔ谠撓到y(tǒng)中，中水水源取自該建筑物的排水凈化池（如沉淀池、化 糞池、除油池等），該池內(nèi)的水為生活污水的總和。該系統(tǒng)處理設(shè)

4、施根據(jù)條件可設(shè)于室內(nèi)或室 外。（3）小區(qū)域建筑群中水回用系統(tǒng)該系統(tǒng)中水水源取自建筑小區(qū)內(nèi)各建筑物所產(chǎn)生的雜排水。這種系統(tǒng)可用于建筑住宅小 區(qū)、學(xué)校以及機(jī)關(guān)團(tuán)體大院。其處理設(shè)施放置小區(qū)內(nèi)。（4）區(qū)域性建筑群中水回用系統(tǒng)該系統(tǒng)特點(diǎn)是小區(qū)域具有二級(jí)污水處理設(shè)施，區(qū)域中水水源可取城市污水處理廠處理后 的水或利用工業(yè)廢水，將這些水運(yùn)全區(qū)域中水處理站，經(jīng)進(jìn)一步深度處理后供建筑內(nèi)沖洗便 器、綠化等用途。1.2.2按中水的實(shí)際使用情況分為以下四類（1）工業(yè)用水。由于不同工業(yè)涉及的對(duì)象不同，所以工業(yè)用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也不同。如工業(yè)冷卻 的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)較低，建筑施工的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高。（2）農(nóng)業(yè)用水。農(nóng)業(yè)用水主要

5、用于農(nóng)田灌溉和室內(nèi)育種。（3）生活服務(wù)用水。依據(jù)生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，生活服務(wù)用水主要包括沖廁，供暖，洗車，園 林綠化和道路清潔等。（4）其它用水。包括地下水回灌和地表水補(bǔ)給等。中水是地下水回灌的有利選擇之一，地表水 補(bǔ)給主要用于河流徑流和湖泊填充。用水成本是使用單位水量所需的總費(fèi)用。它不但包括供 給子系統(tǒng)的供給價(jià)格、輸送子系統(tǒng)的輸送成本還包括利用時(shí)人員勞務(wù)報(bào)酬，利用設(shè)備費(fèi)用等。1.2.3中水水源及用途（1）、中水水源可取自生活污水和冷卻水，一般可按下列順序取舍：冷卻水-沐浴排水-盥 洗排水-洗衣排水-廚房排水-廁所排水。醫(yī)院污水不宜用作中水水源。中水水源可分為3 類：人、不含廚、廁排水，以冷卻

6、水、雨水、洗浴水為主的優(yōu)質(zhì)雜排水；B、含廚房排水的雜排水；C、雜排水+廁所排水。（2）、用途對(duì)于小區(qū)居民來講，中水系統(tǒng)的應(yīng)用可以提供很大的實(shí)惠。首先是降低水費(fèi)支出。像綠 化用水、洗車用水等公共用水，一般小區(qū)都是直接引用自來水，這筆水費(fèi)最終還會(huì)攤到每戶 業(yè)主身上。如果使用循環(huán)再利用后的中水，就等于一水二用，一個(gè)小區(qū)，一年算下來就是不 小的費(fèi)用?，F(xiàn)在居民沖洗廁所一般使用自來水，如果用中水，一次可以省9升自來水，全家 一個(gè)月，算下來有多少噸？不過，由于消費(fèi)心理的原因，很多設(shè)計(jì)師不打算將中水用于戶內(nèi) 的清潔用水。當(dāng)然，自來水、中水會(huì)走兩趟管路，可能會(huì)占點(diǎn)面積。以東京都為例，沖廁用 水為90.6%，冷卻

7、用水為3.0%，消防用水為2.4%，洗車用水為1.2%，清掃用水為1.2%，綠 化用水為0.7%，其它0.9%。中水處理系統(tǒng)成本很低，不會(huì)增加買房者的負(fù)擔(dān)。說簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是要加幾個(gè)池子的問題。 中水處理后的水質(zhì)也較有保證，比城市地區(qū)一般河水的水質(zhì)要好。2電氣控制技術(shù)在中水回用的應(yīng)用2.1工藝流程本中水處理系統(tǒng)的工藝流程框圖如圖2.1所示：圖2.1中水處理工藝流程框圖及主要設(shè)備選型2.2主電路設(shè)計(jì)2.1電氣主回路系統(tǒng)電氣主回路實(shí)際上是曝氣機(jī)、電磁閥、攪拌器和各種泵的工作回路。小區(qū)中水處理 電氣控制系統(tǒng)的電氣主回路如圖3.1所示。提刃泵主電路提升案加壓菜計(jì)量泵主電路中水供水泵補(bǔ)水電磁閥中水供水泵1:

8、1總報(bào)警反沖洗泉攪拌器反沖洗泵圖3.1電氣主回路圖中QS為三極隔離開關(guān)、QF為空氣開關(guān)、FU為熔斷器、KM為接觸器、FR為熱繼電器、M為三相交流電動(dòng)機(jī)。a）熱繼電器根據(jù)中水處理驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào)及其電流電壓的要求，選擇JR16-20/3型熱繼電器，以滿 足系統(tǒng)控制需要。b）接觸器接觸器在中水處理系統(tǒng)中最主要的用途是控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，并且主要使用中小 容量的籠型電機(jī)，大部分負(fù)載是一般任務(wù)。因此選擇AC3類接觸器。c）熔斷器為了在電路發(fā)生短路或過載故障時(shí)直接斷開電源保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備，因此在主電路設(shè)計(jì)上安 裝熔斷器。，根據(jù)小區(qū)中水處理系統(tǒng)的組成及要求選用熔體為鋅質(zhì)的RM10系列熔斷器。d）工作過程本系

9、統(tǒng)整個(gè)工作過程采用“先開先停，先停先開”的循環(huán)工作過程，使各水泵輪流休息 及啟動(dòng)。具體過程如下:一開始時(shí)一號(hào)供水泵在PLC控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度由變 頻器調(diào)節(jié)，當(dāng)供水壓力小于設(shè)定值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵速度上升，反之下降。當(dāng)變 頻器的輸出頻率達(dá)到上限頻率時(shí)，如果此時(shí)供水壓力仍未達(dá)到設(shè)定要求則在PLC的邏輯控制 下一號(hào)供水泵切換到工頻運(yùn)行狀態(tài)，二號(hào)供水泵投入調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)供水壓力大于設(shè)定值時(shí)， 變頻器輸出頻率降低，水泵速度下降，當(dāng)變頻器輸出頻率低于設(shè)定的下限頻率時(shí)，先啟動(dòng)運(yùn) 行的水泵先停機(jī)休息。關(guān)于電氣控制技術(shù)在中水回用技術(shù)中的思考通過運(yùn)用小區(qū)中水處理PLC控制系統(tǒng)硬件電路，可以實(shí)現(xiàn)

10、了小區(qū)中水處理的自動(dòng)控 制；若同時(shí)保留了傳統(tǒng)的手動(dòng)系統(tǒng)，使之能相互切換，中水處理自動(dòng)化系統(tǒng)可以變得更加實(shí) 用、可靠、先進(jìn)和高效?？梢酝ㄟ^變頻器恒壓供水系統(tǒng)，將變頻器與PLC結(jié)合起來，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速， PLC控制水泵增減，來實(shí)現(xiàn)將處理后的中水恒壓供給用戶。中水處理PLC控制系統(tǒng)不僅能夠滿足中水處理現(xiàn)場(chǎng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求，而且為 以后工程的建立了參考。對(duì)于其它類似結(jié)構(gòu)的水處理系統(tǒng)，只要對(duì)有關(guān)控制參數(shù)加以改動(dòng)， 也可以滿足其所要求工藝要求。PLC控制系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。中水回用在水資源嚴(yán)重短缺的當(dāng)今社會(huì)有著重要意義。中水回用在我國仍處于起步階 段，國家應(yīng)建設(shè)和完善中水回用系統(tǒng)，緩解大部分城市的“水荒”，要將電氣控制技術(shù)與回用緊密 結(jié)合，互相促進(jìn)，推進(jìn)我國城市污水處理與回用事業(yè)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,水資源的日益 短缺，中水回用技術(shù),必將發(fā)揮越來越重要的作用，前景十分廣闊。參考文獻(xiàn)1夏愛軍，張新國.中水作用大J.環(huán)境導(dǎo)報(bào)，2003(4)： 112陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與