地埋式污水處理設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種地埋式污水處理設備，包括依次連接的格柵井、調節(jié)池、初沉池、動力氧化接觸池、澄清池以及和動力氧化接觸池連接的風機房；風機房內(nèi)的風機作為負載設備通過驅動模塊連接至供電設備；供電設備、驅動模塊、負載設備依次通過連接電纜連接，連接電纜的外保護層內(nèi)設置有至少一根芯線，芯線包裹有內(nèi)保護層；驅動模塊的輸入級接有抑制來自供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，驅動模塊的輸入端與接地端之間接有包括密閉式火花間隙或接地電阻的第一防雷保護電路，驅動模塊的輸出端與接地端之間接有包括放電管或接地電阻的第二防雷保護電路。本發(fā)明至少能在安全性、抗干擾性或可操控性等的某一個方面改善供電系統(tǒng)的性能。
【專利說明】地埋式污水處理設備

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理技術，尤其涉及地埋式污水處理設備風機房的供電系統(tǒng)及其 附屬設施。

【背景技術】
[0002] 地埋式污水處理設備是一種以生物膜為凈化主體的污水生物處理系統(tǒng)，充分發(fā)揮 了厭氧生物濾池、接觸氧化床等生物膜反應器具有的生物密度大、耐污能力強、動力消耗 低、操作運行穩(wěn)定、維護方便的特點，因而具有很廣的應用前景和推廣價值。
[0003] 典型的地埋式污水處理設備包括依次連接的格柵井、調節(jié)池、初沉池、動力氧化接 觸池、澄清池以及和動力氧化接觸池連接的風機房；其中的動力氧化接觸池包括反應器主 體、反應器內(nèi)殼、旋切式攪拌器；反應器內(nèi)殼設置在反應器主體內(nèi)部，其底部開口與反應器 主體連通；所述的旋切式攪拌器貫穿反應器主體和反應器內(nèi)殼設置；反應器內(nèi)殼內(nèi)部形成 曝氣區(qū)，反應器內(nèi)殼外壁與反應器主體內(nèi)壁之間的空間上方形成排水區(qū)，下方形成污泥沉 淀區(qū)；反應器主體底部設置有曝氣管。其中，曝氣區(qū)內(nèi)充填納米懸浮生物載體，納米懸浮生 物載體上的微生物膜和活性污泥會利用污水中的C、N、P生長繁殖，將水體中的污染物及水 體富營養(yǎng)物質消化吸收，同時設置的旋切式攪拌器能有效的輔助曝氣管進行曝氣工作，最 終將污水中的污染物去除；污水中的泥水進入污泥沉淀區(qū)泥水分離后污泥會自動回到曝氣 區(qū)，凈化后的水通過排水區(qū)進入澄清池后進一步去除懸浮物，之后進入消毒池，當達標后排 放到受納水體或作深度處理。
[0004] 在地埋式污水處理設備中，風機房中的風機是整個污水處理設備的動力來源，必 須保持其正常的運行。在風機房的供電系統(tǒng)中，作為負載設備的風機接通過驅動模塊接至 作為供電設備（如市電、太陽能發(fā)電機、風能發(fā)電機）的輸出端，由該驅動模塊將供電設備 提供的交流電轉換為負載設備所需的交流電或直流電，由此達到對負載設備的控制。
[0005] 上述風機房供電系統(tǒng)設計上存在不足：一是防雷保護措施不夠好，在雷電流過于 強大時，可能有小部分雷電流進入到負載設備，由此導致負載設備在雷擊電流殘壓沖擊下 損壞，這使得系統(tǒng)安全性差，大大地縮短了其使用壽命；二是抗干擾措施不夠理想，負載設 備容易遭受電源及外部環(huán)境等因素的干擾，這對負載設備的穩(wěn)定運行造成較大的影響；三 是控制不夠方便，其控制參數(shù)的調整不夠靈活，不能很好地滿足用戶的需求。有鑒于此，有 必要涉及新的地埋式污水處理設備的供電系統(tǒng)及其分系統(tǒng)，以便使其性能得以改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供地埋式污水處理設備風機房供 電系統(tǒng)及其附屬設施，以便至少能在安全性、抗干擾性或可操控性等的某一個方面使供電 系統(tǒng)的性能得以改善。
[0007] 為解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種地埋式污水處理設備，包括依次連接的格 柵井、調節(jié)池、初沉池、動力氧化接觸池、澄清池以及和動力氧化接觸池連接的風機房；所述 風機房的機房本體配置有配電柜及連接供氣管道的風機系統(tǒng)，所述風機系統(tǒng)設置可交替運 行的兩臺以上的供曝氣用的風機；所述風機作為負載設備通過驅動模塊連接至供電設備， 該驅動模塊將供電設備提供的交流電轉換為所述負載設備所需的交流電或直流電；所述供 電設備與所述驅動模塊之間、所述驅動模塊與所述負載設備之間均通過連接電纜連接，所 述連接電纜的外保護層內(nèi)設置有至少一根芯線，所述芯線包裹有內(nèi)保護層；所述驅動模塊 的輸入級接有抑制來自所述供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，所述驅動模塊的輸入端 與接地端之間接有包括密閉式火花間隙或接地電阻的第一防雷保護電路，所述驅動模塊的 輸出端與接地端之間接有包括放電管或接地電阻的第二防雷保護電路。
[0008] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可以有效地改善供電系統(tǒng)的性能，其至少可以取得以下 某一個方面的優(yōu)點：
[0009] 1、安全性提高。設有二級避雷保護，其中的大部分雷擊電流通過驅動模塊輸入端 的第一級接地元件泄放；而驅動模塊輸出端設置第二級接地元件，使得進入負載的殘壓更 小，有利于防止負載遭受雷擊，提高其使用安全性，延長其使用壽命。
[0010] 2、抗干擾性強。主要表現(xiàn)在幾個方面：
[0011] (1)屏蔽電纜靠供電設備的一端電纜屏蔽層通過接地元件接地，屏蔽電纜靠負載 設備的另一端電纜屏蔽層直接接地，其保持了傳統(tǒng)二點接地的良好抗干擾效果，同時也限 制了地電流或干擾的大小，可以避免地電流或干擾過大時燒毀屏蔽電纜屏蔽層的危險。
[0012] (2)屏蔽電纜的芯線均設計了芯線屏蔽層，有利于抑制芯線之間產(chǎn)生的電磁輻射、 靜電耦合和電磁感應；同時也設計了電纜屏蔽層，有利于抑制外部的電磁干擾；這兩方面 因素，較好地消除了供電系統(tǒng)屏蔽電纜所產(chǎn)生的干擾，有利于保證數(shù)據(jù)的準確性。
[0013] (3)驅動模塊的輸入級設置有濾波退耦電路，其作為交流信號輸入通道的前置模 擬低通濾波器，兼有抗干擾的作用，可以抑制來自供電設備的差模干擾，保證負載設備數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臏蚀_性。
[0014] 3、可操控性更好。通過微處理器電路控制驅動模塊的輸出模式，有利于靈活地按 預定要求輸出電壓，從而滿足不同用戶的需求。對于電機類負載設備而言，可以根據(jù)人機接 口電路的設定信號，對電機進行無級變頻控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通 技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號來表示相同的部件。在附圖中：
[0016] 圖1為本發(fā)明實施例地埋式污水處理設備風機房的示意圖；
[0017] 圖2為圖1所示地埋式污水處理設備風機房的供電系統(tǒng)組成框圖；
[0018] 圖3為圖2中屏蔽電纜的接地方式；
[0019] 圖4為圖2中屏蔽電纜的結構圖；
[0020] 圖5為圖2中驅動模塊的組成框圖；
[0021] 圖6為圖5所示驅動模塊中部分電路的實例。

【具體實施方式】
[0022] 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0023] 參見圖1，為地埋式污水處理設備風機房的示意圖。該地埋式污水處理設備風機 房包括機房本體101 :機房本體101由彩鋼夾芯板拼接而成，結構簡單，方便拆裝、生產(chǎn)成本 低；受力骨架由型鋼制成，結構強度高；機房本體101上設百葉窗，通風、散熱性能良好；屋 面成斜坡面，防止雨水流入機房內(nèi)。
[0024] 如圖1所示，機房本體101設置配電柜102及風機系統(tǒng)，該風機系統(tǒng)連接供氣管道 (一般為硬聚氯乙烯材料制成）106 ;風機系統(tǒng)設置可交替運行的兩臺以上的供曝氣用的風 機103,該風機系統(tǒng)的驅動模塊連接至太陽能發(fā)電機104、風能發(fā)電機105和市電，可根據(jù)情 況由不同供電點設備供電，有助于避免電力中斷。
[0025] 上述地埋式污水處理設備風機房設置有良好的防雷及抗干擾措施，且操控性十分 良好，具體說明如下。
[0026] 參見圖2,表示本發(fā)明供電系統(tǒng)的較優(yōu)實施例。該供電系統(tǒng)包括負載設備（如配 電柜102、風機103等）3,它與供電設備（包括太陽能發(fā)電機104、風能發(fā)電機105、、市電及 供電切換裝置等）1之間設置有驅動模塊2,其中供電設備1與驅動模塊2之間、驅動模塊2 與負載設備3之間均通過連接電纜連接。
[0027] 本實施例中，供電設備1為交流供電設備，如普通市電220V或380V ;驅動模塊2 為AD-CD (交流-直流）驅動模塊，也可為交流-交流驅動模塊；連接電纜為屏蔽電纜4,其 接有防雷保護電路，以便將雷電流引入大地，由此提高系統(tǒng)的安全性。特別地，本實施例中。 為了使雷電電流安全流過，各電路元件之間均通過屏蔽電纜4連接，其接線端用螺釘固定。
[0028] 本實施例的防雷保護電路包括二級防雷保護電路，具體是兩級接地元件5,優(yōu)選 地：第一級接地元件5為密閉式火花間隙，接于驅動模塊2的輸入端與接地端之間，可泄放 雷電電流可達20KA ;第二級接地元件5放電管，接于驅動模塊2的輸出端與接地端之間，對 流經(jīng)驅動模塊2的小部分雷擊電流進一步放電，即對進入負載設備3的殘壓再作一次限流， 使其低于額定的安全范圍。這就可使得大部分雷擊電流通過驅動模塊2輸入端的第一級接 地元件5泄放，而驅動模塊2輸出端設置的第二級接地元件5則可使得進入負載的殘壓更 小，從而有利于防止負載遭受雷擊，提高其使用安全性，延長其使用壽命。
[0029] 上述的第一級接地元件5、第二級接地元件5均可選擇氧化鋅壓敏電阻或其它類 型的接地電阻代替，同樣具有較好的防雷效果。在雷電電流較大時，氧化鋅壓敏電阻被擊 穿，雷電電流迅速經(jīng)過氧化鋅壓敏電阻流入接地端，使得進入負載設備3的殘壓被鉗制在 預定范圍內(nèi)。
[0030] 由于設有二級避雷保護，來自供電設備1線路傳輸線的大部分雷擊電流通過第一 級接地元件5泄放，而第二級接地元件5使進入負載設備3的殘壓更小。這有利于防止負 載遭受雷擊，提高使用安全性，延長其使用壽命。
[0031] 如上所述，供電設備1與驅動模塊2之間、驅動模塊2與負載設備3之間均通過屏 蔽電纜4連接，其中的屏蔽電纜4的屏蔽層均接至地，以下進一步說明。
[0032] 參見圖3,表示屏蔽電纜4的接地方式。負載設備3通過屏蔽電纜4與供電設備 1連接，該屏蔽電纜4由電纜芯線及電纜屏蔽層構成，該電纜屏蔽層包裹住電纜芯線以降低 電磁干擾，其中：屏蔽電纜4靠近供電設備1的一端電纜屏蔽層通過接地元件5接地，屏蔽 電纜4靠近負載設備的另一端電纜屏蔽層直接接地。
[0033] 在實際電力系統(tǒng)中，屏蔽電纜4的長度一般大于20m，因此可使接地元件5接于距 供電設備4m?6m的位置。該接地元件5可為接地電阻，具體類型可為氧化鋅壓敏電阻等 (當然也可為其它元件）。該接地電阻的阻值與屏蔽電纜4的電纜屏蔽層的等效電阻相等， 也可以依據(jù)實際情況另行選取。
[0034] 此實施例負載設備3和供電設備1之間的屏蔽電纜4采用了二點接地方案，因而 仍然保持了傳統(tǒng)二點接地方案的良好抗干擾效果；由于屏蔽電纜4靠近供電設備1的一端 電纜屏蔽層通過接地元件接地，有利于對接地電流或干擾限流，由此避免了地電流或干擾 過大時燒毀屏蔽層的危險，同時也可以達到較好地電磁兼容效果，而且不會引起負面天線 效應。
[0035] 參見圖4,表示屏蔽電纜的具體結構。該屏蔽電纜4的外保護層41內(nèi)設置有多根芯 線45,其中每根芯線包裹有內(nèi)保護層43 ;特別地，外保護層內(nèi)41層設置有電纜屏蔽層42， 內(nèi)保護層43的內(nèi)側設置有芯線屏蔽層44。
[0036] 由于屏蔽電纜4的芯線及電纜自身均設置屏蔽層，可以抑制芯線之間的干擾及外 界的干擾，具體而言：屏蔽電纜的芯線均設計了芯線屏蔽層，有利于抑制芯線之間產(chǎn)生的電 磁福射、靜電稱合和電磁感應；電纜自身設置電纜屏蔽層，有利于抑制外部的電磁干擾；這 兩方面因素，較好地消除了供電系統(tǒng)屏蔽電纜所產(chǎn)生的干擾，有利于保證數(shù)據(jù)的準確性。
[0037] 優(yōu)選地，電纜屏蔽層42和芯線屏蔽層44的兩端分別接地，以便有效降低干擾源。 較優(yōu)地，是使電纜屏蔽層42和芯線屏蔽層44靠近供電設備1的一端通過接地元件5接地， 電纜屏蔽層42和或芯線屏蔽層44靠近負載設備3的一端直接接地。
[0038] 本發(fā)明實施例的供電系統(tǒng)具有濾波退耦式抗干擾功能，以下進行說明。
[0039] 參見圖5,為驅動模塊的較優(yōu)實施例。該供電系統(tǒng)包括負載設備3,其通過驅動模 塊2接至供電設備1的輸出端，用以將供電設備1提供的交流電轉換為負載設備3所需的 交流電或直流電；特別地，該驅動模塊2的輸入級設置有濾波退耦電路20,它優(yōu)選為RC濾 波退耦電路，由串接的限流電阻R和濾波電容C構成，由此使得供電設備的輸出正端和輸出 地端接入串接的限流電阻R和濾波電容C，可以抑制來自供電設備1的差模干擾，保證負載 設備3數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
[0040] 本實施例中的濾波退耦電路20為RC濾波退耦電路，其作為交流信號輸入通道的 前置模擬低通濾波器，兼有抗干擾的作用；交直流信號輸入通道兩個端子間接入退耦電容， 可為高頻差模干擾信號提供旁路。順便指出地是，從抗干擾角度考慮，RC濾波器比LC濾波 器好：RC濾波器是耗散式濾波器，可把噪聲能量變成熱能耗散掉了；LC濾波器則會產(chǎn)生附 加的磁場干擾，因而電感要加屏蔽罩。
[0041] 上述實施例中的驅動模塊2可進行優(yōu)化，本實例的驅動模塊2依次包括整流電路 21、功率因素調整電路22、濾波電路23、逆變電路24及微處理器電路25、人機接口電路26 等部分，其中：整流電路21由整流二極管或橋堆組成（優(yōu)選為全橋整流電路），包括必要的 干擾濾除電路，其主要功能是把交流電轉換為直流電；功率因數(shù)校正電路22為可選部件， 由功率半導體及控制芯片組成，它還接至微處理器電路25的功率因素校正端，作用是使輸 入電流接近正弦波，減少電網(wǎng)諧波含量，實現(xiàn)提高功率因數(shù)的目的；濾波電路23 (優(yōu)選為RC 濾波電路）主要由電解電容等元件組成，完成直流電的濾波平滑以及儲能作用；逆變電路 24由功率模塊及驅動電路組成，功率模塊可以是智能功率模塊，它還接至所述微處理器電 路的驅動信號端，其主要功能是，完成直流電向三相交流電的轉換，實現(xiàn)調頻調壓目的；微 處理器電路25由微處理器（DSP)及外圍電路組成，其根據(jù)人機接口電路26發(fā)來的命令，發(fā) 出對應的指令信號，控制功率因數(shù)校正電路22和逆變電路24工作，并根據(jù)電路反饋信息， 進行必要的電路保護和故障處理。這樣，該實施例通過微處理器電路控制驅動模塊的輸出 模式，有利于靈活地按預定要求輸出電壓，從而滿足不同用戶的需求。
[0042] 參見圖6,為驅動模塊中部分電路結構的實施例。具體是用于風機的電機31的逆 變電路與微處理器電路的實例，其工作方式為：市電經(jīng)過整流電路21變?yōu)橹绷麟?，通過電 解電容濾波后，接入逆變電路24的直流電源241的兩端，該直流電源241的兩端間接入濾 波電容。而微處理器電路25的微處理器（MCU/DSP) 251根據(jù)人機接口電路26的設定信號， 對負載設備3的電機31進行控制。
[0043] 本實施例中，逆變電路24包括功率管驅動芯片242,該功率管驅動芯片242接至 微處理器電路25的微處理器（MCU/DSP) 251，以便根據(jù)微處理器251輸出的脈沖寬度調制 信號，驅動對應的功率管交替導通和關斷。具體的，所述逆變電路24包括六個功率管S1? S6,這六個功率管分成三組，每組功率管控制三相電機31的一相繞組。
[0044] 各個功率管的具體連接方式是：功率管SI、S2、S3的源極共同接直流電源241的 一端，功率管S4、S5、S6的漏極共同接直流電源241的另一端，功率管S1的漏極和功率管 S4的源極的連接點接電機的U相端子，功率管S2的漏極和功率管S5的源極的連接點接電 機的V相端子，功率管S3的漏極和功率管S6的源極連接點接電機的W相端子；功率管，功 率管SI、S2、S3、S4、S5、S6的柵極分別接功率管驅動芯片242的一個輸出端，該功率管驅 動芯片242的各個輸入端分別受微處理器251的輸出脈沖寬度調節(jié)信號PWM1、PWM2、PWM3、 P麗4、P麗5、P麗6中的一路控制。
[0045] 開機時，微處理器251根據(jù)設定的電機轉速產(chǎn)生相應的6路脈沖寬度調制信號，即 驅動信號PWM1?PWM6 ;通過功率管驅動芯片242驅動6個功率管（M0SFET或IGBT) S1? S6 ;這些功率管的交替導通和關斷，產(chǎn)生三相調制波形，輸出電壓可調、頻率可變的三相交 流電，輸出到電機31的U、V、W接線端，從而實現(xiàn)電機31的無級變頻調速。
[0046] 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應視為對 本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。對于本【技術領域】的 普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種地埋式污水處理設備，包括依次連接的格柵井、調節(jié)池、初沉池、動力氧化接觸 池、澄清池以及和動力氧化接觸池連接的風機房，其特征在于，所述風機房的機房本體配置 有配電柜及連接供氣管道的風機系統(tǒng)，所述風機系統(tǒng)設置可交替運行的兩臺以上的供曝氣 用的風機；所述風機作為負載設備通過驅動模塊連接至供電設備，該驅動模塊將供電設備 提供的交流電轉換為所述負載設備所需的交流電或直流電；所述供電設備與所述驅動模塊 之間、所述驅動模塊與所述負載設備之間均通過連接電纜連接，所述連接電纜的外保護層 內(nèi)設置有至少一根芯線，所述芯線包裹有內(nèi)保護層；所述驅動模塊的輸入級接有抑制來自 所述供電設備的差模干擾的濾波退耦電路，所述驅動模塊的輸入端與接地端之間接有包括 密閉式火花間隙或接地電阻的第一防雷保護電路，所述驅動模塊的輸出端與接地端之間接 有包括放電管或接地電阻的第二防雷保護電路。
2. 如權利要求1所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，機房本體由彩鋼夾芯板拼 接而成，機房本體受力骨架由型鋼制成；機房本體上設百葉窗，機房本體的屋面成斜坡面。
3. 如權利要求1所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述供電設備包括太陽能 發(fā)電機、風能發(fā)電機、市電及供電切換裝置。
4. 如權利要求1所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述供電設備的輸出正端 和輸出地端接入串接的限流電阻和濾波電容，以構成RC濾波退耦電路。
5. 如權利要求1所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述驅動模塊依次包括用 于將交流電轉換為直流電的整流電路、用于實現(xiàn)直流電的濾波平滑及儲能作用的濾波電 路、以及用于完成直流電向交流電轉換而實現(xiàn)調頻調壓的逆變電路。
6. 如權利要求5所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述驅動模塊包括功率因 素調整電路，所述功率因素調整電路設置于所述整流電路與所述濾波電路之間。
7. 如權利要求6所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述驅動模塊包括微處理 器電路，所述功率因素調整電路接至所述微處理器電路的功率因素校正端，所述逆變電路 接至所述微處理器電路的驅動信號端。
8. 如權利要求7所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述驅動模塊設置有人機 接口電路，所述人機接口電路接至所述微處理器電路的輸入端。
9. 如權利要求1所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述連接電纜為屏蔽電纜， 所述屏蔽電纜的外保護層的內(nèi)側設置有電纜屏蔽層，所述屏蔽電纜的內(nèi)保護層的內(nèi)側設置 有芯線屏蔽層。
10. 如權利要求9所述的地埋式污水處理設備，其特征在于，所述屏蔽電纜靠近所述供 電設備的一端所述電纜屏蔽層和所述芯線屏蔽層通過接地元件接地，所述屏蔽電纜靠近所 述負載設備的另一端所述電纜屏蔽層和所述芯線屏蔽層直接接地。
【文檔編號】H02H9/06GK104100556SQ201410353032
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權日:2014年7月22日
【發(fā)明者】周磊 申請人:諸暨市沃思環(huán)保技術有限公司