地埋式污水处理厂的电气自控防爆设计经验总结

·2260·20151马聪(南京市市政设计研究院有限责任公司江苏南京210000)地埋式污水处理厂是污水处理中的一种重要处理方式，而对污水处理厂的安全设计是保障污水处理厂正常运转的重要前提。污水处理厂中的重要安全区域主要是防爆区的设计。在地埋式污水处理厂中一般采用电气自控防爆设计，本文通过对防爆区中关于电气自控防爆设计材料的收集。对电气自控防爆设计的相关经验进行总结，为优化防爆设计提供参考。地埋式；污水处理厂；电气自控；防爆设计；总结随着社会的发展，一方面，人们的生活水平在不断地提高，而另一方面，人们对水资源的利用也进入到一个新的历史时期。客观上，人们对水资源的污染越来越严重，工业化所带来的资源浪费和环境污染给人们的日常生活造成了巨大的损害。因此，加强对水资源的利用，以及加强对污水的净化处理是当前社会亟需解决的问题。地埋式污水处理厂是一项极为成熟的处理技术，但需要加强其防爆区的自控防爆设计。本文从地埋式污水处理厂的相关特点与困境出发，通过对地埋式污水处理厂中电气自控防爆设计的经验进行分析，针对自控防爆设计中的各个部分进行分类总结，以作为优化防爆设计的借鉴。（一）污水处理厂的现状污水处理成为了当今社会影响人们日常生活的一个重要内容，加强污水处理和保障污水处理的安全同等重要。从70年代以来，我国工业发展极为迅速，人们生活质量不断提高的同时，城市污水的成分与数量也在大幅上升，这引起了社会和政府的广泛关注和重视。各个城市和大型企业纷纷建立当地或该企业的污水处理厂，并不断的引进国外的污水处理设备，如格栅机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、除砂装置、刮泥机、污泥消化搅拌等大型设备[1]。而对于污水处理的发展而言，未来将有两大趋势：一是高度自动化和高度安全性。污水处理厂的自控设置已经极为普遍，未来的发展是在当前的自动化基础上进一步发展，实现更加安全、自动化水平更高的自控设置。二是污水处理厂的发展必定会减少成本，能大范围的广泛应用。在中国，广阔的国土和众多的人口，将会进一步促使污水处理朝着投资和运营成本低、效率高的方向发展。总而言之，污水处理厂在未来发展中不仅需要实现高度自动化，以减少成本，还需要加强安全建设，降低运营成本，提高效率。（二）地埋式污水处理厂的特点地埋式污水处理厂有以下几个特点，一是地下设置，自控处理。由于地埋式污水处理厂设置在地表以下，对于电气设备的操作，多采用自控式进行运作。二是由于污水处理过程中会产生大量的气体，如甲烷、硫化氢、氨气和二氧化碳等，而这些气体均为可燃气体，加上地埋式污水处理厂的封闭式建筑[2]，将会形成一个“爆炸区”。因此，需要针对这些爆炸区进行科学合理的设置，以防止爆炸的产生。（三）地埋式污水处理厂的问题地埋式污水处理厂的发展存在许多的问题，综合考虑而言，主要包括以下几个方面：一是设备的问题，包括设备的陈旧与维护更新不及时等问题，严重影响污水处理效率。二是人工成本提高，但效率并没有大幅提升。一方面受劳动成本的影响，在自动化较低的情况下，人工成本占比上升；另一方面则是受陈旧设备以及工作简单但量大的影响，成本较高，效率较低。三是生产环境复杂，安全管理难度较大。污水处理后的大量气体所形成的爆炸区域是一个极不稳定的空间，需要加强对其防爆设置。地埋式污水处理厂防爆区的电气设计综合而言主要有以下几个部分：一是电气设备的选型与安装。一般而言需要将产生火花的电气设备布置在较为安全的区域，即没有爆炸风险或风险较小。因此在整个设计中需要注意将厂区配电室和中央控制室等易产生火花的设备安置在非爆炸区，而将潜污泵和回流泵等的电气控制元件，如接触器和热继电器均放置在非防爆区的MCC柜内。二是关于电缆的敷设和接地。爆炸区内的电缆需采用阻燃电缆，并且是铜芯电缆。在铺设时，需要注意将防爆区与非防爆区的电缆进行分层铺，并且尽量是穿钢管铺设和避免接头的出现。为了防止电缆与污水处理所产生的甲烷气体进行接触，一般将电缆铺设在电缆沟中。此外，为了防止电缆被水所浸泡，一般需要将电缆沟进行独特的设置，使之形成一定的陡坡，便于排水。三是格栅电控柜，这是与防爆区系列设备相关的设置。其需要将其安装在非爆炸区的膜池综合车间之中，并且在一般情况下其应为封闭式建筑物。同时，需要对该封闭式建筑设置独立的通风系统和地下维护检修通道[3]。防爆区的自控设计综合而言主要是指现场设备的选型与安装以及电缆的铺设。现场的设备包括了以下几种：一是现场的检测设备，包括了安装在格栅间的超声波液位计，其作用是检测格栅前后液体的液位；安装在水泵出口的压力仪表，其作用是检侧压力值；安装水泵出口的流量开关，其作用是检测流量；安装在水泵出口的电磁流量计，其作用是检测进水量；安装在生化池的温度设置，其作用是检测厌氧池的进水温度。二是指在线的检测设备，包括了安装在格栅间的气体检测警报器，其作用是检测甲烷等危险气体；以及安装在生化池的系列设备如：MLSS计、DO计、ORP计等。需要强调的是这些设备的选择都需要采用国家通用型的专用防爆产品。而地埋式污水处理厂除了一般都有的电气设置与自控设置以外，还有其他一系列的相关设置。这些相关设置是为了保障在防爆区的自控防爆设置中能提高其安全性，并且提高其自动性能。在这些相关设置中主要有以下几个方面：一是电缆的设置。电缆设置除了在电气设计中需要遵循严格的规定，防止其与危险气体或水汽相接触以外，还需要确保其在整个处理厂中铺设科学与合理。一方面，电缆需要尽量避开外界的磁场干扰，并尽量减少与其他电缆的缠结。另一方面则是需要在长度和材质等方面进行规定和要求。如在长度上尽量不要有接头，如果无法避免，则是需要采取进一步的安全设置。而在内芯上则是尽量采用铜芯的电缆，并且是阻燃电缆。由于电缆的用途不一样，在选用和搭配时也不尽相同，如电源电缆和控制电缆在选用搭配电缆时，一个是电力电缆，一个是铜网编织屏蔽电缆。模拟信号电缆则是选用与两者都不相同的聚乙烯绝缘计算机屏蔽电缆。二是关于安全栅的设置。有人认为安全栅的设置应是一种独立的设置其是为限制控制室对现场设备的电气供给，确保现场设备的电子终端不会因能量的输入而产生火花。但不管其是否应该是一个独立的设置，其都是为确保电气设计和自控设计作用正常发挥而设置的，因此，其也是相关设置中的一种。在一些具体的设计案例中，一般将安全栅设置在非爆炸区或者说非防爆区的控制柜中，控制柜中所有的电缆，只要经过或到达防爆区，其都需要配置安全栅。而对于地埋式格栅间的安全检测则是依靠于气体检测警报器，用以检测各种有毒气体。一般而言是设置一台警报器和三个针对性的探头，即针对甲烷、硫化氢、氨气等三种主要危险气体进行检测。总而言之，地埋式污水处理厂的电气自控防爆设置在实际生活中已形成一系列的操作理论，形成了比较全面的经验总结。但在实际生活中，关于地埋式污水处理厂的设置和研究还是相对较少，大多的研究主要集中在污水处理的自动化和安全检测等方面，针对具体的处理方式和具体的检测与自控方式仍有待加强。并且需要进一步强化对自控防爆设置的研究和开发。