CN106219618A - 基于多配水点的一体化智能泵站及其出水分配控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于多配水点的一体化智能泵站及其出水分配控制方法，所述智能泵站，包括PLC控制器、泵送管路、与泵送管路连通的多个并排的出水分配管，泵送管路上依次设有潜污泵、泵后出水管止回阀、泵后手动蝶阀；泵送管路上设置有在线COD分析仪、在线氨氮分析仪；出水分配管上依次设置有出水分配管手动蝶阀、电动调节蝶阀；在线COD分析仪、在线氨氮分析仪、电动调节蝶阀均与PLC相连；在线COD分析仪、在线氨氮分析仪实时检测原水的COD值及COD/NH3比值；PLC控制器根据在线COD分析仪、在线氨氮分析仪检测的原水COD/NH3比值控制电动调节蝶阀的开启度的大小。省去大量的现场施工工作以及运行中复杂的人工操作，同时还能对不同条件下的运行处理效果进行分析和优化。

Description

基于多配水点的一体化智能泵站及其出水分配控制方法
技术领域
本发明涉及水处理设备领域，尤其是一种基于多配水点的一体化智能泵站及其出水分配控制方法。
背景技术
目前国内外应用较多的分段进水或分点进水污水生物脱氮除磷处理工艺，在多点流量分配的调节上，一般都根据前期的进水水质，设定不同的进水分配比，并通过人工调节手动阀门或闸门的形式来完成。这样的执行会存在两个问题：一是不能随时根据进水水质的变动合理分配多点的进水流量，造成进水碳源的浪费以及氮磷去除率的降低；二是由于水质的随时变动会造成人工调节阀门频繁，人工工作量大。另外在工业废水/给水处理领域，同一工艺会设计成多组构筑物或多套设备，如V型滤池、多介质过滤器、活性炭过滤器等，原先设定进水手动阀门的开启度在进水总水量发生变化时，由于非满管流和沿程水头损失等因素的存在，必然导致每组设备或构筑物进水不均匀，这时如果通过人工方法调节，则需要较多的人工。
发明内容
为了解决因人工操作造成的水量分配不准确造成进水碳源的浪费以及氮磷去除率的降低、以及人工工作量大的两大问题，本发明提供了一种基于多配水点的一体化智能泵站及其出水分配控制方法，根据水源不同水质情况，采用前馈+模型+反馈的控制方式，将水源进水按比例分配为多点进水，省去大量的现场施工工作以及运行过程中复杂的人工操作，同时可以对不同条件下的运行处理效果进行分析和优化，属于水工金属结构产品领域，适用于中、小型的城镇或农村污水处理、工业废水/给水处理行业。取代传统的钢筋混凝土进水泵房，将潜污泵、仪表、阀门、管道管件、电控柜等分层置于高强度FRP或钢质罐体中，形成一种整体撬装设备，便于整体安装、拆卸、维护。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
基于多配水点的一体化智能泵站，其特征在于，包括内置有PLC控制器的控制柜、至少一个泵送管路、与所述泵送管路连通的多个并排的出水分配管，所述泵送管路上依次设置有潜污泵、泵后出水管止回阀、泵后手动蝶阀；所述潜污泵与高低液位开关相连，所述泵送管路上还设置有在线COD分析仪、在线氨氮分析仪；所述出水分配管上依次设置有出水分配管手动蝶阀、电动调节蝶阀；所述在线COD分析仪、在线氨氮分析仪、电动调节蝶阀均通过信号线与PLC相连；在线COD分析仪、在线氨氮分析仪3实时检测原水的COD值及COD/NH3比值；所述PLC控制器根据在线COD分析仪、在线氨氮分析仪检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值控制电动调节蝶阀的开启度的大小。
进一步地，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀下游位置还设置有出水分配管手动蝶阀。
进一步地，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀下游位置还设置有出水分配管流量计，所述出水分配管流量计通过信号线与PLC相连，分配管流量计实时检测所述出水管路内的水流量、并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀的开启度大小是否满足设定的流量分配比例，并对分配管电动调节蝶阀开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。
进一步地，还包括底座和箱体外罩，所述潜污泵、所述智能电控柜位于底座上且位于箱体外罩内，底座及箱体外罩的整体结构形状为圆柱状。
基于多配水点的一体化智能泵站的出水分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在线COD分析仪、在线氨氮分析仪实时检测水箱中的水源的COD值及COD/NH3比值，并将检测的数据实时传输给PLC控制器；
(2)所述PLC控制器根据在线COD分析仪、在线氨氮分析仪3检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值，以及内置于PLC控制器中控制策略控制分配管电动阀门的开启度的大小。
进一步地，所述多点流量分配一体化设备的出水管路为三个，所述步骤(2)中所述的控制策略为：
当COD/NH3≤3时，三个出水管路的三点流量分配比为55％：35％：10％；
当3<COD/NH3≤5时，三个出水管路的三点流量分配比为40％：40％：20％；
当5<COD/NH3时，三个出水管路的三点流量分配比为40％：30％：30％。
进一步地，所述的多点流量分配一体化设备的控制方法，还包括以下步骤：
(3)位于出水管路上的分配管流量计实时检测其所位于的出水管路中的水流量，并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀的开启度大小是否满足步骤(2)中所设定的流量分配比例，并对分配管电动阀门的阀板开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。
本发明所述的基于多配水点的一体化智能泵站运行流程：
各类废水或水源水通过进水口流入底下一层进水泵房，原水经过潜污泵，将水源按比例同时输送至不同的用水点；通过在线COD分析仪、在线氨氮分析仪以及PLC控制系统，调节电动调节蝶阀的阀板开启度大小，获得每一用水点的水量，根据原水的水质按比例输送每一用水点，省去大量的现场施工工作以及运行过程中复杂的人工操作，同时还能避免人工控制在成的水量控制不准确的问题。
另外，根据位于出水管路上的分配管流量计实时检测其所位于的出水管路中的水流量，结合PLC控制器的控制功能，对电动调节蝶阀的阀板开启度大小进行微调，使水量分配接近理想水量分配数值，从而实现不同条件下的运行处理效果进行分析和优化。
对于三点进水各个出水管路出水量的控制方案的确定，是基于前期对分段进水工艺性能大量研究，包含不同的水质、不同进水流量分配比、各段缺氧/好氧体积比、运行的溶解氧(DO)等参数对分段进水工艺性能的影响；通过研究发现分段进水工艺应用可以提高生物法脱氮除磷技术中进水碳源的利用率，并且取消传统连续流工艺中的内回流可以降低运行能耗。一体化智能泵站中流量分配比参数来源于分段进水工艺处理我国南方和北方不同水质情况下的最佳进水流量分配比实验得出。
附图说明
图1为基于多配水点的一体化智能泵站装置流程图。
图中：
1—潜污泵；2—在线COD分析仪；3—在线氨氮分析仪；4—泵后出水管止回阀；5—泵后手动蝶阀；6—第一出水分配管手动蝶阀；7—电动调节蝶阀；8—出水分配管流量计；9—第二出水分配管手动蝶阀；10—用水点输出管线；11—立式智能电控柜；12—箱体外罩。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的基于多配水点的一体化智能泵站，包括内置有PLC控制器的立式智能控制柜11、至少一个泵送管路、与所述泵送管路连通的多个并排的出水分配管。所述泵送管路上依次设置有潜污泵1、泵后出水管止回阀4、泵后手动蝶阀5。所述潜污泵1与高低液位开关相连，所述泵送管路上还设置有在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3。所述出水分配管上依次设置有第一出水分配管手动蝶阀6、电动调节蝶阀7，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀7下游位置还设置有第二出水分配管手动蝶阀9。所述在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3、电动调节蝶阀7均通过信号线与PLC相连；在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3实时检测原水的COD值及COD/NH3比值；所述PLC控制器根据在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值控制电动调节蝶阀7的开启度的大小。所述的基于多配水点的一体化智能泵站的整体结构为圆柱形，即底座及箱体外罩的整体结构形状为圆柱状，所述潜污泵1、所述智能电控柜11位于底座上且位于箱体外罩12内。
各类废水或水源水通过进水口流入底下一层进水泵房，原水经过潜污泵1，通过在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3以及PLC控制系统，调节电动调节蝶阀7的阀板开启度大小，获得每一用水点的水量，根据原水的水质按比例输送每一用水点，省去大量的现场施工工作以及运行过程中复杂的人工操作，同时还能避免人工控制在成的水量控制不准确的问题。
图1所示的实施例中，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀7下游位置还设置有出水分配管流量计8，所述出水分配管流量计8通过信号线与PLC相连，分配管流量计实时检测所述出水管路内的水流量、并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀7的开启度大小是否满足设定的流量分配比例，并对分配管电动调节蝶阀7开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。使水量分配接近理想水量分配数值，从而实现不同条件下的运行处理效果进行分析和优化。
具体的，所述基于多配水点的一体化智能泵站的出水分配控制方法，包括以下步骤：
(1)在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3实时检测水箱中的水源的COD值及COD/NH3比值，并将检测的数据实时传输给PLC控制器。
(2)所述PLC控制器根据在线COD分析仪2、在线氨氮分析仪3检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值，以及内置于PLC控制器中控制策略控制分配管电动阀门的开启度的大小。
(3)位于出水管路上的分配管流量计实时检测其所位于的出水管路中的水流量，并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀7的开启度大小是否满足步骤(2)中所设定的流量分配比例，并对分配管电动阀门的阀板开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。
本发明所述的基于多配水点的一体化智能泵站用于市政或工业污水脱氮除磷处理系统时，为了提高进水碳源的利用率和脱氮除磷的效果，原水一般会被分配为三点进水；此时，PLC控制器对每一出水点流量的控制策略如下：
若COD/NH3≤3，用水点输出管线10的三点流量分配比为55％：35％：10％；
若3<COD/NH3≤5，用水点输出管线10的三点流量分配比为40％：40％：20％；
若5<COD/NH3，用水点输出管线10的三点流量分配比为40％：30％：30％。
所述一体化智能泵站一般适用于输送水量为100-20000m3/d的系统，还能够用于工业给水处理中同一工艺设计成多组平行构筑物或设备，直接将原水根据用水点的数量进行平均分配。根据输送水量的大小，设计并定制输送的水泵、管道管件尺寸、手动阀门的大小、电动调节蝶阀7大小以及整体设备底座和箱体尺寸。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于多配水点的一体化智能泵站，其特征在于，包括内置有PLC控制器的控制柜、至少一个泵送管路、与所述泵送管路连通的多个并排的出水分配管，所述泵送管路上依次设置有潜污泵(1)、泵后出水管止回阀(4)、泵后手动蝶阀(5)；所述潜污泵(1)与高低液位开关相连，所述泵送管路上还设置有在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)；所述出水分配管上依次设置有出水分配管手动蝶阀、电动调节蝶阀(7)；所述在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)、电动调节蝶阀(7)均通过信号线与PLC相连；在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)实时检测原水的COD值及COD/NH3比值；所述PLC控制器根据在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值控制电动调节蝶阀(7)的开启度的大小。
2.根据权利要求1所述的基于多配水点的一体化智能泵站，其特征在于，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀(7)下游位置还设置有出水分配管手动蝶阀。
3.根据权利要求1所述的基于多配水点的一体化智能泵站，其特征在于，所述出水分配管上位于电动调节蝶阀(7)下游位置还设置有出水分配管流量计(8)，所述出水分配管流量计(8)通过信号线与PLC相连，分配管流量计实时检测所述出水管路内的水流量、并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀(7)的开启度大小是否满足设定的流量分配比例，并对分配管电动调节蝶阀(7)开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。
4.根据权利要求1所述的基于多配水点的一体化智能泵站，其特征在于，还包括底座和箱体外罩，所述潜污泵(1)、所述智能电控柜位于底座上且位于箱体外罩内，底座及箱体外罩的整体结构形状为圆柱状。
5.权利要求1所述基于多配水点的一体化智能泵站的出水分配控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)实时检测水箱中的水源的COD值及COD/NH3比值，并将检测的数据实时传输给PLC控制器；
(2)所述PLC控制器根据在线COD分析仪(2)、在线氨氮分析仪(3)检测的水箱内储存的水的COD值及COD/NH3比值，以及内置于PLC控制器中控制策略控制分配管电动阀门的开启度的大小。
6.根据权利要求5所述的出水分配控制方法，其特征在于，所述多点流量分配一体化设备的出水管路为三个，所述步骤(2)中所述的控制策略为：
当COD/NH3≤3时，三个出水管路的三点流量分配比为55％：35％：10％；
当3<COD/NH3≤5时，三个出水管路的三点流量分配比为40％：40％：20％；
当5<COD/NH3时，三个出水管路的三点流量分配比为40％：30％：30％。
7.根据权利要求5所述的出水分配控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(3)位于出水管路上的分配管流量计实时检测其所位于的出水管路中的水流量，并将检测到的流量数据反馈给PLC控制器，所述PLC控制器根据所述流量信息确认和校核分配管电动调节蝶阀(7)的开启度大小是否满足步骤(2)中所设定的流量分配比例，并对分配管电动阀门的阀板开启度进行精调或微调，最终实现出水管流量分配比与PLC输出的流量分配比符合。
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