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虹吸滤池全自控运行应用实践

作者:双核期刊发表网; 更新时间:2018-04-18

摘要:针对虹吸滤池运行中存在的主要问题,在不改造滤池主体结构的情况下,实现了虹吸滤池全自控运行。就此介绍了新安水厂虹吸滤池全自控改造的系统控制原理、主要设备及其功能。

关键词:虹吸滤池 全自控运行 应用实践

 

   由于虹吸滤池具有基建投资少,出水水质稳定,又可实现水力全自动运行,维修管理方便等特点,在20世纪80年代中期前建成的水厂较多采用此种池型。深圳市宝安自来水有限公司新安水厂一、二、三期工程分别于1983年、1985年、1988年建成投产,总设计供水能力为7万吨/日,均采用虹吸滤池。由于虹吸滤池存在水力反冲洗浪费待滤水等问题,2000年6月至10月,水厂经过反复摸索和运行调试,成功地实现了虹吸滤池全自控运行。较好地解决了水厂虹吸滤池存在的主要问题,减轻了工人劳动强度,且系统运行稳定,维护管理工作极少。现将有关工程内容阐述如下。

1 虹吸滤池运行存在的主要问题

    由于新安水厂虹吸滤池单池面积小(10.5m2),设计滤速低(6m/h),采用双层陶土孔板砖配水系统,开孔比为1.023%,配水较均匀,单层石英砂滤料厚800mm,粗砂+砾石支承层厚250mm,信捷职称作品写作发表网,冲洗水头1.07m,基本满足要求。但还存在如下问题:

    (1)反冲洗时进水虹吸不能破坏,浪费部分待滤水。

    (2)不能确保按原有设计意图,一次最多冲洗二格滤池,经常性多格滤池同时到达期终水头损失,同时冲洗。如不人为放空,阻止其反冲洗,冲洗水头不够,造成滤砂冲洗不干净而板结或产生泥球,减少过滤周期及滤砂使用寿命。

    (3)由于清水池设计调节容积为8.57%,超负荷运行时仅6%左右。多格滤池冲洗,清水池进水少,造成清水池水位迅速下降,送水泵房不得不部分停机,使供水管网服务压力波动较大。

    (4)员工劳动强度大,且需要较强的责任心。实际上晚班、早班难以做到,以致于一般情况下,滤砂使用周期仅二年左右。

2 虹吸滤池水力反冲洗系统改造方案设想

    (1)由电磁阀代替各格滤池上原有手动操作阀,即进水虹吸破坏阀,排水虹吸破坏阀,高压水强制反。

    (2)由PLC输出信号控制各格滤池电磁阀动作。

    (3)各滤池期终水位由水位计信号传送至PLC。

3 系统控制原理

    系统由PLC可编程控制器自动控制,只要各滤池水位超过水位计所设定的水位时,水位计开始闭合。闭合信号传到PLC,通过程序计算,PLC输出1个开启信号至进水虹吸管上常闭式电磁阀,常阀点开启,虹吸破坏,滤池停止进水。延时3min,待滤池内水位下降1m左右时,PLC输出两个信号,一个为关闭信号至排水虹吸管上常开式电磁阀,使常开点闭合,逐渐形成排水虹吸;另一个为开启信号至高压水常闭式电磁阀,使常闭点开启,高压水帮助排水虹吸尽快形成。同时,PLC经程序运算,断开其它已到期终水位的滤池冲洗,保持等候状态,以确保每组每次只冲洗1格滤池。当排水虹吸形成后,PLC送一个延时信号至高压水电磁阀,使常闭点关闭,高压水停止进水。高压水延长时间由人工根据排水虹吸形成所需时间设定,目前设定为50S。排水虹吸形成后,滤池反冲洗开始,冲洗历时由人工根据反冲洗出水浊度控制值设定,目前设定为400S左右。反冲洗结束后,PLC输出两个信号,一个为开启信号至排水虹吸上常开式电磁阀,使常开点开启,排水虹吸破坏,反冲洗停止;另一个为关闭信号至进水虹吸上常闭式电磁阀,使常闭点闭合,滤池开始进水,恢复过滤状态直至下一个冲洗过程。如此反复循环控制各个滤池工作。程序设计流程见图1。

4 系统主要设备及功能

    (1)P170触摸面板。进入主菜单后,通过输入数字,对高压水进水时间,反冲洗时间设置与修改,并记忆各格滤池的冲洗次数,同时,还可进行画面设置。

    (2)可编程控制器。1台S7 - 200Micro PLC内有1台单独的27 - 224CPU模板,并带有1个EM223,2个EM222扩展单元。S7 - 224CPU模块内含1个中央处理单元、电源以及数字量I/0点,这些都被紧奏地置于1个独立的设备中。

    CPU负责召待程序和存储数据,控制整个运行过程。系统的控制点为输入输出部分,输入部分采集各格滤池水位计信号,输出部分则控制电磁阀;电源向CPU及其所连接的模块提供电力;通讯端口将使S7 - 200CPU同TP170A连接起来;状态信号灯显示CPU的工作模式,即运行或停止;

    通过扩展模块EM222、EM223增加CPU的1/0点数。

    (3)每格滤池3个电磁阀。常开式电磁阀1个,即断电开启,通电关闭,用于排水虹吸抽气。介质为空气,直径25mm,工作压力0~0.05MPa。线圈垂直向下安装。常闭式电磁阀2个,即断电关闭,通电开启,1个用于高压进水,介质为水,直径40mm,工作压力0.5MPa左右。另1个用于进水虹吸抽气,介质为空气,直径25mm,工作压力0~0.05MPa。

    (4)每格滤池1个电缆式。



5 工程投资

    三期工程虹吸滤池(设计供水能力4万吨/日,共28格,每格面积10.5m2)自控系统工程总投资约为9万元。其中PLC系统约为20000元,信号电缆及穿线管约为8000元,电磁阀DN25约为596元/个共56个,DN40约为820元/个共28个,电缆式196元/个共28个。

虹吸滤池全自控运行应用实践

图1    程序设计流程

6 结语

    目前,虹吸滤池改造方法较多。有改造水力反冲洗系统、配水系统、滤料等。也有采用气水反冲洗,进水排水用闸板控制,滤板滤头配水系统,整个过程采用PLC程序控制。还有的仅留一个钢筋砼外壳,内部结构部分按V型滤池改造等等。其实,虹吸滤池一般单池面积都不大,砂层也仅800~900mm厚,承托层厚250mm左右,若配水系统运作良好,滤砂完全可以被冲洗干净。而虹吸滤池最大的缺点就是反冲洗时浪费部分待滤水,水力自动反冲洗系统运行欠佳,部分配水系统设计不合理等。因此,笔者认为,对现有虹吸滤池改造,若从经济、技术角度考虑,较为合理的方式应为基本不动其主体结构,进水排水采用自动控制虹吸系统(实际是保持管路处于常真空状态,当需要形成真空时只需打开真空管上的阀门,虹吸管立即形成真空)或气动闸板控制,必要时改造配水系统,整个过程采用PLC程序控制。这样,即可以克服虹吸滤池的缺点,又可实现全自动运行,且投入较少,一般镇级水厂都可以接受。

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