某凈水廠V型濾池自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1、    某凈水廠v型濾池自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用    摘 要：設(shè)計和實施好凈水廠v型濾池的自動化控制系統(tǒng)，對提高水廠運行效率和產(chǎn)品水質(zhì)有著極其重要的作用，以某凈水廠v型濾池自控系統(tǒng)為例，研究其生產(chǎn)工藝和反沖洗控制過程的基本流程和原理，采用西門子s7-300 plc構(gòu)建了濾池生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，熟悉濾池正常過濾和氣、水反沖洗過程自動控制程序，實現(xiàn)了凈水間生產(chǎn)過程的無人值守自動控制，有效降低了現(xiàn)場工人的勞動強度。關(guān)鍵詞：v型濾池；反沖洗；降耗v型濾池是快濾池的一種形式，因為其進水槽形狀呈v字形而得名，也叫均粒濾料濾池（其濾料采用均質(zhì)濾料，即均粒徑濾料）、六閥濾池（

2、各種管路上有六個主要閥門），它是我國于20世紀(jì)80年代末從法國degremont公司引進的技術(shù)。為提高反沖洗效率，采用氣墊分布空氣，并利用專用的長柄濾頭進行氣、水分配，從而有效降低氣、水反沖洗過程中因濾層膨脹導(dǎo)致的濾料流失。采用v型濾池技術(shù)對來水進行過濾，具有出水水質(zhì)好、濾速高、運行周期長、反沖洗效果好、節(jié)省反沖洗水量、節(jié)能和便于自動控制等特點。1 工藝簡介1.1 工藝流程過濾時，渾水由進水總渠通過閘門進入進水支渠，通過溢流堰進入進水槽，再經(jīng)過與之相連的v型槽進入濾池。濾后水通過長柄濾頭進入濾池底部的配水區(qū)，再經(jīng)設(shè)在配水配氣渠下部的配水孔進入配水配氣渠，最后經(jīng)出水閥、水封井流出。并設(shè)置出水堰保

3、證濾后水位恒定，防止濾料層出現(xiàn)負(fù)壓。沖洗時采用氣水聯(lián)合沖洗，自動控制運行。即先氣反沖洗，然后氣水同時反沖洗，最后水沖洗的沖洗方式。沖洗時關(guān)閉進水閥，打開排水閥，池內(nèi)水位下降到排水槽頂。進水總渠上設(shè)有進水孔，關(guān)閉進水閘后仍有部分水進入v型槽，并從設(shè)在其底部的進水孔進入濾池，從排水槽流出，形成對濾料表面的掃洗。氣沖洗時，空氣經(jīng)進氣閥進入配水配氣渠，經(jīng)其上部的配氣孔進入配水區(qū)，再由長柄濾頭進入濾料層。1.2 工藝特點v型濾池的主要特點如下：（1）濾層含污量大。采用采用均質(zhì)粗砂濾料且厚度大，濾層含污量增加，過濾周期延長。（2）等水頭過濾。濾池出水閥門根據(jù)砂面上水位變化，不斷調(diào)節(jié)開啟度，實現(xiàn)等水頭過濾。

4、當(dāng)一格反沖洗時，進入該池的待濾水大部分從v型槽下掃洗孔流出進行表面掃洗，其他濾池水量增加很少。（3）沖洗效果好。采用小阻力配水系統(tǒng)，汽水聯(lián)合沖洗加表面掃洗。（4）濾料流失率較低。濾池沖洗時，濾層處于微膨脹狀態(tài)。反沖洗過程分為單獨氣洗、氣水混洗和單獨水洗3個階段，反沖洗氣和反沖洗水分別從濾層下部泵入，從下往上沖洗過濾層，沖洗后的污水從排水管排走。通過反沖洗過程，可沖走濾層過濾時沉積的污垢，使濾池保持較高的過濾能力，從而保證水質(zhì)安全，提高過濾效果。1.3 某水廠v型濾池實例某凈水廠采用v形濾池工藝，共設(shè)6個濾格，每個濾格安裝有一個液位計以及各自的進水閥、出水閥（調(diào)節(jié)閥）、反沖洗進氣閥、反沖洗進水閥

5、以及排水閥和排氣閥。公用部分用于氣洗的鼓風(fēng)機有兩臺（一用一備），用于水洗的反沖洗泵兩臺。系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)，凈水間控制室設(shè)s7-300 plc主站和觸摸屏人機接口，每個濾格設(shè)一個 plc從站和觸摸屏。主站選用cpu315-2dp控制系統(tǒng)，主要完成公用部分?jǐn)?shù)據(jù)采集、控制和通訊系統(tǒng)控制任務(wù)；從站選用cpu214通訊控制器并配置i/o數(shù)據(jù)接口模塊，主要完成采集本濾格現(xiàn)場數(shù)據(jù)并通過數(shù)字總線傳送給主站，接收主站的控制指令對現(xiàn)場設(shè)備進行控制的任務(wù)。主站和從站間通過profibus總線連接，主站與廠級中控室上位機系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)總線進行連接?？刂七^程可以通過從站觸摸屏對本濾池生產(chǎn)過程進行操作，也可以在廠

6、中控室計算機上對濾池系統(tǒng)的生產(chǎn)運行進行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)了中控室計算機集中監(jiān)控、觸摸屏現(xiàn)場操作的二級控制網(wǎng)絡(luò)，從而能夠確保濾池安全可靠的生產(chǎn)運行。2 系統(tǒng)控制方案2.1 濾池恒水位控制濾池過濾中最重要的環(huán)節(jié)就是恒水位或恒濾速控制。正常濾水工作期間，每組濾池在plc的控制下，依據(jù)來水量的大小，及時調(diào)整濾水閥的開度，保證濾池恒水位運行；由于恒水位的根本目的是保證待濾水流量與濾后水流量基本恒定，因此轉(zhuǎn)化為控制各個濾格的水位保持基本恒定。用pid閉環(huán)控制可以根據(jù)水位的變化實時控制清水閥開度，把以上所有影響水量變化的條件轉(zhuǎn)化為濾格水位的控制。2.2 反沖洗控制反沖洗一般采用氣沖、氣水同時反沖和水沖三個過程，

7、反沖洗效果好，大大節(jié)省反沖洗水量和電耗。過濾過程：待濾水由進水總渠經(jīng)進水閥和方孔后，溢過堰口再經(jīng)側(cè)孔進入被待濾水淹沿的v型槽，分別經(jīng)槽底均勻的配水孔和v型槽堰進入濾池。被均質(zhì)濾料濾層過濾的濾后水經(jīng)長柄濾頭流入底部空間，由方孔匯入氣水分配管渠，在經(jīng)管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。反沖洗過程：1）關(guān)閉進水閥，但有一部分進水仍從兩側(cè)常開的方孔流入濾池，由v型槽一側(cè)流向排水渠一側(cè)，形成表面掃洗。而后開啟排水閥將池面水從排水槽中排出直至濾池水面與v型槽頂相平。反沖洗過程常采用“氣沖氣水同時反沖水沖”三步。2）氣沖打開進氣閥，開啟供氣設(shè)備，空氣經(jīng)氣水分配渠的上部小孔均勻進入濾池底部，由長柄濾頭噴

8、出，將濾料表面雜質(zhì)擦洗下來并懸浮于水中，被表面掃洗水沖入排水槽。3）氣水同時反沖洗，在氣沖的同時啟動沖洗水泵，打開沖洗水閥，反沖洗水也進入氣水分配渠，氣、水分別經(jīng)小孔和方孔流入濾池底部配水區(qū)，經(jīng)長柄濾頭均勻進入濾池，濾料得到進一步?jīng)_洗，表掃仍繼續(xù)進行。4）停止氣沖，單獨水沖，表掃仍繼續(xù)，最后將水中雜質(zhì)全部沖入排水槽。每格濾池反沖洗全部大約需要20min，各步驟及設(shè)定的時間和反沖洗周期可在濾池運行一段時間后根據(jù)經(jīng)驗及季節(jié)、水質(zhì)的變化做適當(dāng)調(diào)整。3 結(jié)束語隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人口數(shù)量的增加，對城市安全供水能力和相應(yīng)要求都有所提高，為了緩解不斷增加的城市安全供水壓力，全面提高供水水

9、質(zhì)及供水水量，各地紛紛開始建設(shè)凈水廠。濾池是地表凈水廠水處理的核心工藝處理工序，其生產(chǎn)運行的效果直接影響水廠的生產(chǎn)效率和出水水質(zhì)的指標(biāo)。濾池技術(shù)發(fā)展至今，種類繁多，有無閥濾池、雙閥濾池、普通快濾池、v型均質(zhì)濾池等，其中v型均質(zhì)濾池由于其進水槽形狀呈v字形而得名，是快濾池的一種，采用均勻的石英砂濾層，分布較粗厚，具有出水水質(zhì)好、運行周期長、濾速高、自動化程度高等特點，近年來應(yīng)用越來越廣泛。參考文獻(xiàn)1陳研斌.plc在水廠自動化控制中的應(yīng)用j.工業(yè)儀表及其自動化，2004，31（3）：5152.2王勇，陳曉恂.水廠濾池組反沖洗過程控制系統(tǒng)設(shè)計的新思路j.中國給水排水，2010，26（8）：143144.3石明巖，南軍，崔福義等.常規(guī)給水處理系統(tǒng)濾池反沖洗控制模式的優(yōu)化j.工業(yè)水處理，2005，25（8）：5355.4劉繼平.v型濾池設(shè)計、施工及運用總結(jié)j；給水排水；1998，（8）.5曹玉波，楊瑩，高維平.濾池恒水位自動系統(tǒng)仿真及應(yīng)用j.計算機與應(yīng)用化學(xué)，2010，27（6）：804806.6李展峰，鄒振裕.水廠濾池自動反沖洗控制系統(tǒng)j；電氣應(yīng)用；2008年08期作者簡介王佳（1987），女，遼寧省阜新市人，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，遼寧遼東水務(wù)控股有限責(zé)任公司，一般