CN106249688B - 基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置：在注水井群的注水井井管中水位压差临界点所对应的位置设置第一水位变送器，该第一水位变送器连接至PLC可编程序控制器；在抽水井群的抽水井井管中设置有抽水管，该抽水管连接抽水泵，该抽水泵连接至PLC可编程序控制器；地下水分配池，位于注水井群和抽水井群之间，该地下水分配池内设置有水质传感器和第二水位变送器，该水质传感器和第二水位变送器分别连接至PLC可编程序控制器。本发明还公开了上述自动抽出控制装置的控制方法。本发明可以有效解决该技术运行过程中存在的控制抽水速率和抽水开关的关键问题，进行自动、准确、连续控制，以确保地下水中的污染物得到充分有效去除。
Description
技术领域
本发明属于环保领域中地下水污染修复范畴，具体地涉及一种基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置。
本发明还涉及一种利用上述自动抽出控制装置进行多阶段强化修复的控制方法。
背景技术
多阶段强化修复技术是一种有效去除地下水中污染物的修复技术。受污染地下水经抽水井抽出进入密封式分配池后，经导水管进入有不同介质材料和三角式分流挡板组成的多级强化处置单元，再经注水井群进入含水层，通过水力控制形成循环式的水流场，从而实现地下水污染的高效去除。
该技术中控制抽水速率和抽水开关是修复过程中的关键环节之一。主要体现在，随着装置的运行，注水井群中的水位压差将直接影响着汇水范围与有效修复的污染水体积；同时，随着修复系统中水质的逐渐改善，其抽水速率也应相应发生变化。因此，需要提供科学合理的抽水速率与抽水开关，以保证该技术的有效实施。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置。
本发明的又一目的是提供一种利用上述自动抽出控制装置进行多阶段强化修复的控制方法。
为实现上述目的，本发明提供的基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置是：
在注水井群的注水井井管中水位压差临界点所对应的位置设置第一水位变送器，该第一水位变送器连接至PLC可编程序控制器；
在抽水井群的抽水井井管中设置有抽水管，该抽水管连接抽水泵，该抽水泵连接至PLC可编程序控制器；
地下水分配池，位于注水井群和抽水井群之间，该地下水分配池内设置有水质传感器和第二水位变送器，该水质传感器和第二水位变送器分别连接至PLC可编程序控制器。
所述的自动抽出控制装置，其中，PLC可编程序控制器中储存有地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系运算程序。
所述的自动抽出控制装置，其中，水质传感器通过水质变送器连接至PLC可编程序控制器。
所述的自动抽出控制装置，其中，抽水泵通过变频器连接至PLC可编程序控制器。
所述的自动抽出控制装置，其中，抽水管通过压力表和流量计连接电磁阀，该电磁阀分别连接抽水泵和PLC可编程序控制器。
所述的自动抽出控制装置，其中，注水井井管和抽水井井管位于含水层介质中。
本发明提供的上述自动抽出控制装置的控制方法是：
首先通过实际场地的汇水面积、地下水流速、水力坡度及待修复水量的现场参数计算得出注水井群的水位压差范围值，并将第一水位变送器安放在注水井井管中水位压差临界点所对应的位置，将地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系根据不同场地的实际情况通过运算程序输入至PLC可编程序控制器；
根据地下水分配池中的水质传感器发出的水质信息，通过水质变送器输出的信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，自动控制抽水泵的抽水速率；
当注水井群中的水位压差均高于合理范围时，注水井中的第一水位传感通过变送器输出信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，停止抽水泵的抽水工作；
当注水井群中的水位压差均回落于合理范围内时，PLC可编程序控制器再输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，开启抽水泵的抽水工作；
当地下水分配池中水位低于第二水位变送器时，第二水位变送器输出信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，停止抽水泵的抽水工作；待一定时间后再进行自动启动程序，进行抽水工作，以此反复。
所述的控制方法，其中，变频器、抽水泵和电磁阀带有4～20mA信号接收功能。
本发明可根据系统中水位和水质的变化，通过在线监控和数字化信号转换，自动变换抽水速率和抽水开关，从而实现整个装置的正常连续运转，有效解决多阶段强化修复技术运行过程中存在的抽水速率与抽水开关控制关键问题，最终实现地下水中污染物的有效去除。
附图说明
图1为本发明的基于多阶段强化修复系统的自动抽出装置的示意图。
图中具体编号说明如下：
1PLC可编程序控制器；2注水井井管；3水质变送器；4带有4～20mA信号接收功能的抽水泵；5变频器；6水质传感器；7第一水位变送器，7’第二水位变送器；8地下水分配池；9带有4～20mA信号接收功能的电磁阀；10压力表；11流量计；12抽水管；13含水层介质；14抽水井井管。
具体实施方式
为有效解决多阶段强化修复技术运行过程中存在的抽水速率与抽水开关控制关键问题，根据系统中水位和水质的变化，本发明提供了一种基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置。
请参阅图1，本发明通过如下方式实现：
本发明的基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置，包括第一水位变送器7、第二水位变送器7’、水质传感器6、水质变送器3、PLC可编程序控制器1、变频器5、抽水泵4及其对应的电磁阀9等部分组成。其中，在注水井群的注水井井管2中水位压差临界点所对应的位置设置第一水位变送器7，该第一水位变送器7连接至PLC可编程序控制器1；在抽水井群的抽水井井管14中设置有抽水管12，该抽水管连接抽水泵4，该抽水泵4连接至PLC可编程序控制器1。地下水分配池8，位于注水井群和抽水井群之间，该地下水分配池8内设置有水质传感器6和第二水位变送器7’，该水质传感器6和第二水位变送器7’分别连接至PLC可编程序控制器1。其中，水质传感器6通过水质变送器3连接至PLC可编程序控制器1，抽水泵4通过变频器5连接至PLC可编程序控制器1；抽水管12通过压力表10和流量计11连接电磁阀9，该电磁阀9分别连接抽水泵4和PLC可编程序控制器1。注水井井管2和抽水井井管14位于含水层介质13中。
本发明的特点是：
(1)抽水开关控制
系统运行时，随着修复及回注过程的进行，注水井群中的水位将与地下水位形成压差，在回注水没有及时注入地下含水层的情况下，持续进行抽水会加大汇水面积，后续将导致周边大量干净的地下水汇入到修复系统中，增加了处理量，影响了处理效果。因此，为了避免此情况发生，首先通过实际场地的汇水面积、地下水流速、水力坡度及待修复水量等现场参数计算得出注水井群中合理的水位压差范围值，并将水位变送器放置在水位压差临界点所对应的位置。当实际压差超过合理范围时，可通过设置在注水井中的水位变送器输出对应的4～20mA控制信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器和对应的电磁阀，关闭抽水泵，停止进行抽水；当压差恢复到适当范围内时，系统再自动启动抽水泵进行抽水，以此反复。
随着系统连续运行，由于场地地下水的低渗透性，其汇水时间较慢，抽水井中水位会不断下降。当地下水分配池中水位低于水位变送器时，通过水位变送器输出对应的4～20mA控制信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器和对应的电磁阀，关闭抽水泵，停止进行抽水；间隔一定时间后再自动启动抽水泵进行抽水，以此反复。
(2)抽水速率控制
系统运行过程中，整个体系中的地下水水质会不断发生变化。将系统中地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系根据不同场地的实际情况通过某种运算程序输入至PLC控制面板。PLC可编程序控制器基于预先设定的运算程序，根据地下水分配池中的水质情况变换抽水井中的抽水速率，从而改变受污染地下水在处置单元的停留时间，增加或减少其处理时间，从而在实现处理效果的前提下，可有效降低运行成本。
再结合图1。本发明首先通过实际场地的汇水面积、地下水流速、水力坡度及待修复水量等现场参数计算得出注水井群中合理的水位压差范围值，并将水位变送器7放置在注水井井管2中水位压差临界点所对应的位置。然后将系统中地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系根据不同场地的实际情况通过运算程序输入至PLC可编程序控制器1。
系统运行时，一方面，根据地下水分配池8中的水质传感器6发出的水质信息，通过水质变送器3输出4～20mA的信号至PLC可编程序控制器1，PLC可编程序控制器1根据计算出的所需的抽水速率，输出相对应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器5、抽水泵4及其对应的电磁阀9，自动控制抽水泵4的抽水速率；另一方面，当注水井群中的水位压差均高于合理范围时，注水井中的第一水位变送器7输出4～20mA的信号至PLC可编程序控制器1，PLC可编程序控制器1输出相对应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器5、控制抽水泵4及其对应的电磁阀9，停止抽水泵4的抽水工作；当注水井群中的水位压差均回落于合理范围内时，PLC可编程序控制器1再输出相对应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器5、抽水泵4及其对应的电磁阀9，开启抽水泵4的抽水工作。
当地下水分配池8中水位低于第二水位变送器7’时，第二水位变送器7’输出4～20mA的信号至PLC可编程序控制器1，PLC可编程序控制器1输出相对应的4～20mA控制信号至带有4～20mA信号接收功能的变频器5、抽水泵4及其对应的电磁阀9，停止抽水泵4的抽水工作；待一定时间后再进行自动启动程序，进行抽水工作。以此反复，实现高效去除地下水中目标污染物的目的。
Claims (7)
1.一种基于多阶段强化修复系统的自动抽出控制装置，其特征在于：
在注水井群的注水井井管中水位压差临界点所对应的位置设置第一水位变送器，该第一水位变送器连接至PLC可编程序控制器；
在抽水井群的抽水井井管中设置有抽水管，该抽水管连接抽水泵，该抽水泵连接至PLC可编程序控制器；
地下水分配池，位于注水井群和抽水井群之间，该地下水分配池内设置有水质传感器和第二水位变送器，该水质传感器和该第二水位变送器分别连接至PLC可编程序控制器；
所述PLC可编程序控制器中储存有地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系运算程序。
2.根据权利要求1所述的自动抽出控制装置，其中，水质传感器通过水质变送器连接至PLC可编程序控制器。
3.根据权利要求1所述的自动抽出控制装置，其中，抽水泵通过变频器连接至PLC可编程序控制器。
4.根据权利要求1所述的自动抽出控制装置，其中，抽水管通过压力表和流量计连接电磁阀，该电磁阀分别连接抽水泵和PLC可编程序控制器。
5.根据权利要求1所述的自动抽出控制装置，其中，注水井井管和抽水井井管位于含水层介质中。
6.权利要求1所述自动抽出控制装置的控制方法，其特征在于：
首先通过实际场地的汇水面积、地下水流速、水力坡度及待修复水量的现场参数计算得出注水井群的水位压差范围值，并将第一水位变送器安放在注水井井管中水位压差临界点所对应的位置，将地下水水质的梯度变化与抽水速率的关系根据不同场地的实际情况通过运算程序输入至PLC可编程序控制器；
根据地下水分配池中的水质传感器发出的水质信息，通过水质变送器输出的信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，自动控制抽水泵的抽水速率；
当注水井群中的水位压差均高于合理范围时，注水井中的第一水位传感通过变送器输出信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，停止抽水泵的抽水工作；
当注水井群中的水位压差均回落于合理范围内时，PLC可编程序控制器再输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，开启抽水泵的抽水工作；
当地下水分配池中水位低于第二水位变送器时，第二水位变送器输出信号至PLC可编程序控制器，PLC可编程序控制器输出相对应的控制信号至变频器、抽水泵及其对应的电磁阀，停止抽水泵的抽水工作；待一定时间后再进行自动启动程序，进行抽水工作，以此反复。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，变频器、抽水泵和电磁阀带有4～20mA信号接收功能。
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