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《卷宗》杂志

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某净水厂V型滤池自动控制系统的应用
发布时间:2018-12-03        浏览次数:58        返回列表

摘 要:设计和实施好净水厂V型滤池的自动化控制系统,对提高水厂运行效率和产品水质有着极其重要的作用,以某净水厂V型滤池自控系统为例,研究其生产工艺和反冲洗控制过程的基本流程和原理,采用西门子S7-300 PLC构建了滤池生产过程控制系统,熟悉滤池正常过滤和气、水反冲洗过程自动控制程序,实现了净水间生产过程的无人值守自动控制,有效降低了现场工人的劳动强度。

关键词:V型滤池;反冲洗;降耗

V型滤池是快滤池的一种形式,因为其进水槽形状呈V字形而得名,也叫均粒滤料滤池(其滤料采用均质滤料,即均粒径滤料)、六阀滤池(各种管路上有六个主要阀门),它是我国于20世纪80年代末从法国Degremont公司引进的技术。为提高反冲洗效率,采用气垫分布空气,并利用专用的长柄滤头进行气、水分配,从而有效降低气、水反冲洗过程中因滤层膨胀导致的滤料流失。采用V型滤池技术对来水进行过滤,具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节省反冲洗水量、节能和便于自动控制等特点。

1 工艺简介

1.1 工艺流程

过滤时,浑水由进水总渠通过闸门进入进水支渠,通过溢流堰进入进水槽,再经过与之相连的V型槽进入滤池。滤后水通过长柄滤头进入滤池底部的配水区,再经设在配水配气渠下部的配水孔进入配水配气渠,最后经出水阀、水封井流出。并设置出水堰保证滤后水位恒定,防止滤料层出现负压。

冲洗时采用气水联合冲洗,自动控制运行。即先气反冲洗,然后气水同时反冲洗,最后水冲洗的冲洗方式。冲洗时关闭进水阀,打开排水阀,池内水位下降到排水槽顶。进水总渠上设有进水孔,关闭进水闸后仍有部分水进入V型槽,并从设在其底部的进水孔进入滤池,从排水槽流出,形成对滤料表面的扫洗。气冲洗时,空气经进气阀进入配水配气渠,经其上部的配气孔进入配水区,再由长柄滤头进入滤料层。

1.2 工艺特点

V型濾池的主要特点如下:

(1)滤层含污量大。采用采用均质粗砂滤料且厚度大,滤层含污量增加,过滤周期延长。

(2)等水头过滤。滤池出水阀门根据砂面上水位变化,不断调节开启度,实现等水头过滤。当一格反冲洗时,进入该池的待滤水大部分从V型槽下扫洗孔流出进行表面扫洗,其他滤池水量增加很少。

(3)冲洗效果好。采用小阻力配水系统,汽水联合冲洗加表面扫洗。

(4)滤料流失率较低。滤池冲洗时,滤层处于微膨胀状态。

反冲洗过程分为单独气洗、气水混洗和单独水洗3个阶段,反冲洗气和反冲洗水分别从滤层下部泵入,从下往上冲洗过滤层,冲洗后的污水从排水管排走。通过反冲洗过程,可冲走滤层过滤时沉积的污垢,使滤池保持较高的过滤能力,从而保证水质安全,提高过滤效果。

1.3 某水厂V型滤池实例

某净水厂采用V形滤池工艺,共设6个滤格,每个滤格安装有一个液位计以及各自的进水阀、出水阀(调节阀)、反冲洗进气阀、反冲洗进水阀以及排水阀和排气阀。公用部分用于气洗的鼓风机有两台(一用一备),用于水洗的反冲洗泵两台。系统采用现场总线技术,净水间控制室设S7-300 PLC主站和触摸屏人机接口,每个滤格设一个 PLC从站和触摸屏。主站选用CPU315-2DP控制系统,主要完成公用部分数据采集、控制和通讯系统控制任务;从站选用CPU214通讯控制器并配置I/O数据接口模块,主要完成采集本滤格现场数据并通过数字总线传送给主站,接收主站的控制指令对现场设备进行控制的任务。主站和从站间通过Profibus总线连接,主站与厂级中控室上位机系统通过工业以太网总线进行连接。控制过程可以通过从站触摸屏对本滤池生产过程进行操作,也可以在厂中控室计算机上对滤池系统的生产运行进行远程监控,实现了中控室计算机集中监控、触摸屏现场操作的二级控制网络,从而能够确保滤池安全可靠的生产运行。

2 系统控制方案

2.1 滤池恒水位控制

滤池过滤中最重要的环节就是恒水位或恒滤速控制。正常滤水工作期间,每组滤池在PLC的控制下,依据来水量的大小,及时调整滤水阀的开度,保证滤池恒水位运行;由于恒水位的根本目的是保证待滤水流量与滤后水流量基本恒定,因此转化为控制各个滤格的水位保持基本恒定。用PID闭环控制可以根据水位的变化实时控制清水阀开度,把以上所有影响水量变化的条件转化为滤格水位的控制。

2.2 反冲洗控制

反冲洗一般采用气冲、气水同时反冲和水冲三个过程,反冲洗效果好,大大节省反冲洗水量和电耗。过滤过程:待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后,溢过堰口再经侧孔进入被待滤水淹沿的V型槽,分别经槽底均匀的配水孔和V型槽堰进入滤池。被均质滤料滤层过滤的滤后水经长柄滤头流入底部空间,由方孔汇入气水分配管渠,在经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。

反冲洗过程:1)关闭进水阀,但有一部分进水仍从两侧常开的方孔流入滤池,由V型槽一侧流向排水渠一侧,形成表面扫洗。而后开启排水阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V型槽顶相平。反冲洗过程常采用“气冲→气水同时反冲→水冲”三步。

2)气冲打开进气阀,开启供气设备,空气经气水分配渠的上部小孔均匀进入滤池底部,由长柄滤头喷出,将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中,被表面扫洗水冲入排水槽。

3)气水同时反冲洗,在气冲的同时启动冲洗水泵,打开冲洗水阀,反冲洗水也进入气水分配渠,气、水分别经小孔和方孔流入滤池底部配水区,经长柄滤头均匀进入滤池,滤料得到进一步冲洗,表扫仍继续进行。

4)停止气冲,单独水冲,表扫仍继续,最后将水中杂质全部冲入排水槽。每格滤池反冲洗全部大约需要20min,各步骤及设定的时间和反冲洗周期可在滤池运行一段时间后根据经验及季节、水质的变化做适当调整。

3 结束语

随着城市规模的不断扩大,城镇化的发展和人口数量的增加,对城市安全供水能力和相应要求都有所提高,为了缓解不断增加的城市安全供水压力,全面提高供水水质及供水水量,各地纷纷开始建设净水厂。滤池是地表净水厂水处理的核心工艺处理工序,其生产运行的效果直接影响水厂的生产效率和出水水质的指标。滤池技术发展至今,种类繁多,有无阀滤池、双阀滤池、普通快滤池、V型均质滤池等,其中V型均质滤池由于其进水槽形状呈V字形而得名,是快滤池的一种,采用均匀的石英砂滤层,分布较粗厚,具有出水水质好、运行周期长、滤速高、自动化程度高等特点,近年来应用越来越广泛。

参考文献

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[2]王勇,陈晓恂.水厂滤池组反冲洗过程控制系统设计的新思路[J].中国给水排水,2010,26(8):143~144.

[3]石明岩,南军,崔福义等.常规给水处理系统滤池反冲洗控制模式的优化[J].工业水处理,2005,25(8):53~55.

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[5]曹玉波,杨莹,高维平.滤池恒水位自动系统仿真及应用[J].计算机与应用化学,2010,27(6):804~806.

[6]李展峰,邹振裕.水厂滤池自动反冲洗控制系统[J];电气应用;2008年08期

作者简介

王佳(1987—),女,辽宁省阜新市人,大学本科,工学学士,辽宁辽东水务控股有限责任公司,一般干部,研究方向:自动化。