一种新型吸污净化车

华达（福建龙岩）环卫科技有限公司 黄达焱

在现有吸污净化车的基础上，通过设计新的专用工作装置及整合采用新型设备，研发了一种整车体积小、作业效率高、操作简便的新车型。介绍了该车的整车原理及布置、主要工作装置及相关设计计算，并论述了其在污水净化领域的先进性及创新性。

随着我国经济建设的迅速发展和城镇化进程的推进，城镇小区生活污水的排放给污水处理厂增加了负担，甚至生活小区化粪池的残渣会随着污水的排放直接流入污水管网中，造成污水管网的堵塞导致污水四处溢流，城镇卫生环境受到影响。为解决这一现状，现有技术已经研制出带有净化装置的吸污净化车，可对生活污水进行抽吸及现场净化处理，行业内称之为第三代吸污净化车。该型车辆配备有多节可拼接的吸污管、水环式真空泵、污水箱及叠螺式脱水机等。工作时多采用两个污水箱轮流切换，并安装多个水位传感器及自动控制的阀门以实现连续作业，但两个污水箱、真空泵冷却水箱及叠螺式脱水机占用空间及质量大，且该类车辆为便于在小区内道路通行，整车尺寸不宜过大。由于以上结构和工艺设计的局限性，整车污水处理效率低，可靠性不高，且操作繁琐[1，2]。

技术原理及整车结构

为提高污水处理效率，笔者研发了一款新型吸污净化车。该新型吸污净化车是一种应用于化粪池、建筑工地泥浆、养殖场、河道淤泥等需要固液分离及净化场合的专用车。该车集污水抽吸、固体垃圾分离、絮凝剂药水泡制、固液分离、底盘取力发电等多种功能于一身，处理后的污水可达到下水道排放标准直接排放，提取出来的固体渣物含水率小于80%。化粪池粪渣提取后，可制作成为有机肥料，变废为宝[2]。整车工作基本吸污净化车采用二类底盘进行改装，设有吸污管卷盘、车厢和底盘取力发电系统，以及安装在车厢内部的平板式污泥脱水机、搅拌箱、泡药箱、格栅机、吸污泵和PLC智能控制系统。采用容积式转子泵作为吸污泵，新型的平板式污泥脱水机对絮凝后污水进行固液分离脱水，可通过电机驱动吸污管卷管装置对吸污管进行拉出和收回，同时各专用装置均通过PLC智能控制系统集中控制，整车结构紧凑，布局合理，如图2所示。

图1 吸污净化车工作原理图

图2 吸污净化车整车结构示意图

重要结构及工作原理

1.底盘取力发电系统

为便于在不具备380 V三相电源的场合下工作，本车设有底盘取力发电系统，该系统安装于底盘变速箱侧面，包括取力器、万向传动轴、固定支架、发电机、轴承座和皮带传动机构等，结构如图3所示。

工作时先将底盘变速箱置于空挡，然后启动发动机并操作取力器使其处于动力输出状态，调节底盘PTO挡位开关至二挡使发动机怠速转速提升至1365r/min，发动机动力依次经取力器、万向传动轴、轴承座、皮带传动机构变速传递至发电机，此时发电机输入转速为1500r/min，可稳定对上装专用工作装置进行供电，供电电压为380 V[3]。

图3 底盘取力发电系统外形示意图

2.吸污过滤系统

吸污过滤系统主要由吸污管卷盘、格栅机、抽吸泵及吸污管路等组成，其作用是通过抽吸泵将污物从卷盘器的吸污管抽起，先通过格栅机进行一级过滤，将污物中的塑料袋、小石块等杂物过滤截留在格栅机内，过滤后的污水再被吸污泵泵送至搅拌箱。

传统吸污净化车多采用水环式真空泵作为抽吸泵，需配备冷却水箱及污水箱，而本车抽吸泵采用容积式转子泵，容积式转子泵工作时，可直接在吸污管中建立负压，将污水抽起，经格栅机过滤后，污水从泵的进口吸入、出口流出。由于污水可直接通过转子泵，且污水可对泵体有冷却作用，所以无需污水箱及冷却水箱，同时泵的工作效率大大提升，所需的电机功率更小，能耗更低。

3.净化脱水系统

净化脱水系统主要由A、B泡药箱、加药泵、搅拌箱及平板式污泥脱水机等组成，其作用是泡药箱对PAM药水进行搅拌泡制熟化，然后将泡制熟化好的药水通过加药泵泵入搅拌箱中与污水进行搅拌混合絮凝反应，污水中的固体悬浮物絮凝结块并上浮，污水也得以澄清，然后流入平板式污泥脱水机进行固液分离、挤压脱水，分离后的排放水能达到国家三类水质标准，可直接无污染地向下水道排放，而固态絮凝结块物挤压脱水后成为无异味、无毒害的有机物，在车尾排出，并打包收集。经过以上步骤，即可达到将污水净化的目的。

本车采用新型的平板式污泥脱水机对絮凝后污水进行固液分离、挤压脱水。平板式污泥脱水机利用独特的三角转子自洁滤缝原理实现环保、无振动、无噪音的固液分离，不堵塞，无需对缝隙进行反冲洗。由于结构简单，维护也比较容易。同时相对现有技术普遍采用的叠螺脱水机同尺寸下脱水处理能力更大，配合大流量直抽式抽吸泵，使得本车整体吸污、净化的效率成倍提升。

4.PLC智能控制系统

PLC智能控制系统由专用控制柜、PLC、接触器、控制开关、变压器、电磁阀、熔断器、接线板、按钮、电线、电缆等组成。系统既设定了自动模式，也设定了手动模式，可根据现场情况进行选择[2]。PLC控制系统将各设备控制整合至PLC智能控制系统内集中控制，同时控制逻辑更加简捷及各设备相互联动、互保，使得整机可靠性及可维护性大大提升。

整车相关设计与计算

本吸污净化车设计额定污水处理能力Q=15 m3/h，一级过滤后污水含固率为g=1%。

1.吸污泵的选型计算

污水处理量为Q=15m3/h，即吸污泵额定有效抽吸流量不小于Q=15m3/h（吸污泵可变频进行流量调节），吸污泵抽吸效率为η=85%，则额定吸污流量为：

根据吸污泵规格系列，选用的吸污泵额定抽吸流量为20 m³/h，吸程9 m。

2.加药泵的选型计算

根据公式，本吸污净化车每小时产生绝干污泥为：

式中，ρ污为一级过滤后污水的密度，ρ污≈1000 kg/m3。

PAM加药量按照绝干污泥量的0.5%，即每小时PAM的加药量为：

PAM合理泡药浓度为0.15%，则加药泵的流量为：

Q加=MPAM/(0.15%×ρ药水)≈8.3 L/min式中，ρ药水为PAM药水的密度，ρ药水≈1000 kg/m3。

根据加药隔膜泵的规格系列及考虑管路损失等因素，选用的加药隔膜泵额定流量为9.5 L/min。

3.泡药箱的容积计算

0.1 5%浓度的P A M药水用药量QPAM=Q加=8.3 L/min≈500L/h，PAM药剂充分泡制熟化需要约1 h，泡药箱采用双独立的泡药箱A及泡药箱B轮流使用，为保证泡药用药持续不间断，所以每个泡药箱最小容积为500L/h×1h=500L，即泡药箱A及泡药箱B有效容积均为500 L。

4.搅拌箱的容积计算

PAM药水与污水混合絮凝反应时间为t=3 min，即搅拌箱的容积需满足污水在搅拌箱中停留至少3 min，则搅拌箱的有效容积至少为：

产品技术优点

与国内同类主要产品技术比较，该新型吸污净化车在设计理念上的创新，使该产品具有以下技术性能特点：

a、吸污管卷管装置可通过电机驱动吸污管的拉出和收回，便于操作、收纳，节省人力，并且吸污管无对接、免拆接，可用吸污管较长，管路密封性好，避免吸污管中残留的污水滴落于地面上，防止二次污染的发生，同时大大降低了工作人员的劳动强度；

b、特有的底盘取力发电系统代替传统的柴油发电机组，不仅降低了成本，也使得整车质量大幅降低，占用空间小，结构更加紧凑；

c、采用容积式转子泵作为抽吸泵，结构简单紧凑，大大降低了自重，降低了整机用电功率和工作噪声，控制系统也大大简化，提高了系统的可靠性，同时也真正实现连续吸污作业，吸污速率大大提升；

d、采用新型的平板式污泥脱水机对絮凝后污水进行固液分离脱水，处理能力更大，不堵塞，配合大流量直抽式吸污泵，使得本车整体吸污、净化的效率成倍提升；

e、各设备均接入电器控制柜的PLC智能控制系统集中控制，控制逻辑更加简捷，各设备相互联动、互保，使得整机可靠性及可维护性大大提升。

结语

该新型吸污净化车采用容积式转子泵作为抽吸泵，采用新型的平板式污泥脱水机对絮凝后污水进行脱水，采用电机驱动吸污管卷管装置，底盘取力发电等新型专用装置，相比市面上同类产品综合处理能力成倍提升，同时操作简便，可靠性高，作业成本低。经用户试用，得到了用户的肯定和好评。