CN112783080A - 一种水厂深度处理自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水厂深度处理自动控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1：正常过滤时，由对应装置实时采集测量滤池的水位和水头损失，将参数传送至PLC，由PLC中的PID闭环控制系统控制滤池中的阀门开度以实现恒水位自动过滤；步骤2：同时自动检测滤池内各滤格的冲洗循环时间，满足条件时指定对应滤格进入反冲洗流程，以使得滤池的水流滞留时间保持在最佳工艺状态。与现有技术相比，本发明为一种基于滤后水质指标反馈的动态PID调节技术的碳滤池综合控制方法，完成对深度处理的动态反馈微控，达到提高活性炭充分吸附和提高碳滤池性能的目标。

Description

一种水厂深度处理自动控制方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种水厂深度处理自动控制方法。
背景技术
饮用水深度处理是相对“混凝-沉淀-过滤-消毒”的常规处理工艺而言，技术主要包括臭氧-活性碳技术、膜分离技术等。由于这些技术费用较高等原因，到2012年，国内90％城镇自来水厂仍使用传统工艺，饮用水深度处理工艺需加大推广。
虽然目前国内臭氧接触氧化+生物活性炭过滤工艺现有普及程度不高，但是对于最新的水厂水处理标准要求越来越高，因此为了满足要求，需要针对水厂深度处理，尤其臭氧接触氧化+生物活性炭过滤工艺的实际应用设计配套的控制方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水厂深度处理自动控制方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种水厂深度处理自动控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：正常过滤时，由对应装置实时采集测量滤池的水位和水头损失，将参数传送至PLC，由PLC中的PID闭环控制系统控制滤池中的阀门开度以实现恒水位自动过滤；
步骤2：同时自动检测滤池内各滤格的冲洗循环时间，满足条件时指定对应滤格进入反冲洗流程，以使得滤池的水流滞留时间保持在最佳工艺状态。
进一步地，所述的步骤1中的对应装置包括水位计。
进一步地，所述的步骤1中的对应装置包括压差变送器。
进一步地，所述的步骤1中由PLC中的PID闭环控制系统控制滤池中的阀门开度以实现恒水位自动过滤的过程具体包括：系统接受到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀以调节阀门的开启度；当水位信号低于设下的恒水位时，关小出水阀以调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。
进一步地，所述的步骤2中反冲洗流程包括以下分步骤：
步骤201：准备阶段：当滤池请求反冲洗且公共反冲洗PLC又允许时，则先关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭滤后水出水阀；
步骤202：气冲阶段：当关闭滤后水出水阀后随即起动鼓风机，并打开进气阀按设定时间进行气冲；
步骤203：气水联合反冲洗阶段：气冲设定时间后再次起动另一鼓风机以及水泵，并同时打开反冲洗进水阀进行气水联合反冲洗；
步骤204：水冲阶段：按操作时间气水联合反冲洗完毕后则自行停止所有鼓风机并关闭进气阀，打开排气阀，并再增开另一水泵以进行水冲洗；
步骤205：停止反冲洗阶段：按设置时间水冲洗完毕后关闭反冲洗进水阀；
步骤206：恢复过滤阶段：反冲洗完后先关闭排水阀，然后打开滤后水出水阀和待滤水进水阀进行自动过滤。
进一步地，所述的步骤203中的设定时间为5分钟。
进一步地，所述的步骤204中的操作时间为6分钟。
进一步地，所述的步骤205中的设置时间为5分钟。
本发明还提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的水厂深度处理自动控制方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的水厂深度处理自动控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供一种水厂活性炭滤池自动控制方法，其利用滤池出水阀门的开度调节方法，采用PID分析模型，通过检测活性炭滤池入水流量和滤池保持液位的相关参数，经过计算及对比，以确定活性炭滤池的水流滞留时间，从而达到活性炭的最佳吸附效率的控制目的。
(2)本发明中通过对流量、液位及调节阀开度的连续在线式监测，能够及时且准确地反映出滤池的过滤水流速，确定最佳反冲洗时间，大大提高了活性炭滤池的水质处理效率。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
具体实施例
本发明在大量实验的基础上提出了基于滤后水质指标反馈的动态PID调节技术的碳滤池综合控制方法，完成对深度处理的动态反馈微控，达到提高活性炭充分吸附和提高碳滤池性能的目标。
如图1所示，具体技术方案中的方法步骤阶段包括：
(1)活性炭滤池控制原理
①正常过滤时，各滤格控制子系统根据滤格水位，自动调节清水阀开度，实行滤格恒水位过滤，保证出水浊度达标。
②主控平台自动检测各滤格的冲洗循环时间，自动记录“反冲洗周期”，确定反冲洗条件是否成立，若条件成立，则指定该滤格进入反冲洗流程。
③各滤格控制子系统向主控平台上报各自的实时运行工况，并接受主控平台下达的“反冲洗”指令，并在主控平台的协调下完成滤格反冲洗全过程控制；
④各滤格控制子系统进水阀、清水阀、水冲阀、气冲阀、排水阀、排气阀等受控设备进行故障检测，故障报警和故障保护；
⑤主控平台监控鼓风机组、冲洗泵组，调度反冲洗公共设备的运行，配合完成每个滤格反冲洗全过程。
⑥主控平台同时监控空压机系统，配合启动阀门，协同每个滤格的阀门开启和关闭，自动完成反冲洗全过程；
⑦与水厂中控室中央监控计算机进行通信，将鼓风机组、反冲洗泵组、空压机组、其他受控设备和每格滤格实时运行工况，生产数据传输到生产监控计算机，同时接受生产监控计算机下达的控制指令，工艺参数的设定并判断其正确性、可执行性后加以执行。
(2)活性炭滤水状态下滤池的控制工艺流程
滤池的开启个数由源水流量决定。由水位计和压差变送器测出滤池的水位和水头损失，并将滤后水阀门开度等参数送至PLC，经运算后由PLC调整其开度以使进、出水达到平衡，从而实现恒水位自动过滤。
依据水池中水位的变化调节出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。系统接受到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号低于设下的恒水位时，关小出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度.
滤格水位的控制是一个典型的PID闭环控制系统，控制过程是：具有参数可调的PID方程根据设定值和过程变量输入之间的误差，经运算后把输出信号传送给输出附加处理程序，再输出给控制阀，对整个过程进行控制。即实际水位比设定水位的值大得越多，输出的开度就越大。开度增大的数值是由一定累积时间内水位上升的速度及实际水位和设定水位的差檀共同决定的。反映为进水流速越快，清水出水阀开度越大，反之亦然。PID方程计算的目标是把受控的过程变量保持在设定值，附加值可作为补偿添加到输出控制中。输出附加处理程序是把PID方程的运算输出按一定的规律输出给清水阀。
(3)反冲洗状态滤池的控制工艺流程：
a.反冲洗周期
满足下列条件之一即自动开始反冲洗：过滤时间超过24h(可调)；手动强制请求反冲洗。
b.反冲洗程序
准备阶段：当滤池请求反冲洗且公共反冲洗PLC又允许时，则先关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭滤后水出水阀。
气冲阶段：当关闭滤后水阀后随即起动一台鼓风机，并打开进气阀气冲约2min。
气水联合反冲洗阶段：气冲约2min后再起动一台鼓风机、一台水泵，并同时打开反冲洗进水阀进行气水联合反冲洗。
水冲阶段：气水联合反洗约6min后则自行停止风机并关闭进气阀、打开排气阀，再增开一台水泵以进行水冲洗。
停止反冲洗阶段：水冲洗约5min后关闭反冲洗水阀，停止反冲洗水泵。
恢复过滤阶段：反冲洗完后先关闭排水阀，然后打开滤后水阀和待滤水进水阀进行自动过滤。
采用活性炭进行水质深度处理工艺是目前水厂制水新工艺，由于活性炭滤池仍然采用水厂常用的V型滤池结构，因此，在工艺控制方式上，一般仍依照传统砂滤池的工艺控制方式。但是，在水质处理的原理上，活性炭滤池与普通的砂滤池有本质的区别：砂滤池对水质处理原理是通过水流流经砂层，将水中的杂质阻隔在砂层中，因此，其水质处理是一个物理过程。而活性炭滤池，是通过水流流经活性炭层时，利用活性炭的吸附作用，将水中的杂质吸附到活性炭上，其水质处理是一个化学过程的。
本发明的关键是根据通过特殊的PID参数设定，控制活性炭滤池的水流流速，使得活性炭滤池的水流滞留时间保持在最佳工艺状态。
实际应用案例：
本案例在上海某水厂深度处理系统中得到实施：
(1)目的
水厂一期供水规模为30万吨/日，为进一步提高出厂水水质，水厂制水流程将通过碳滤池依靠活性炭的对有害物质的强力吸附作用，对水质进行深度处理，以期使出厂水水质达到饮用水的标准。
(2)系统特点
水厂活性炭滤池系统包括：冲洗泵房6台鼓风机、6套冲洗泵和6套空压机；16格V型滤池。
鼓风机、出风阀、旁通阀联动一步化控制；
冲洗泵的一步化控制；
空压系统根据压力限值自动运行并保持；
进行碳滤池滤格的冲洗排队，协调各滤格自动反冲洗；
鼓风机、冲洗泵根据运行时间及工况自动切换。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：正常过滤时，由对应装置实时采集测量滤池的水位和水头损失，将参数传送至PLC，由PLC中的PID闭环控制系统控制滤池中的阀门开度以实现恒水位自动过滤；
步骤2：同时自动检测滤池内各滤格的冲洗循环时间，满足条件时指定对应滤格进入反冲洗流程，以使得滤池的水流滞留时间保持在最佳工艺状态。
2.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤1中的对应装置包括水位计。
3.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤1中的对应装置包括压差变送器。
4.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤1中由PLC中的PID闭环控制系统控制滤池中的阀门开度以实现恒水位自动过滤的过程具体包括：系统接受到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀以调节阀门的开启度；当水位信号低于设下的恒水位时，关小出水阀以调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。
5.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤2中反冲洗流程包括以下分步骤：
步骤201：准备阶段：当滤池请求反冲洗且公共反冲洗PLC又允许时，则先关闭进水阀、打开排污阀，待滤池水面降低到排水面时再关闭滤后水出水阀；
步骤202：气冲阶段：当关闭滤后水出水阀后随即起动鼓风机，并打开进气阀按设定时间进行气冲；
步骤203：气水联合反冲洗阶段：气冲设定时间后再次起动另一鼓风机以及水泵，并同时打开反冲洗进水阀进行气水联合反冲洗；
步骤204：水冲阶段：按操作时间气水联合反冲洗完毕后则自行停止所有鼓风机并关闭进气阀，打开排气阀，并再增开另一水泵以进行水冲洗；
步骤205：停止反冲洗阶段：按设置时间水冲洗完毕后关闭反冲洗进水阀；
步骤206：恢复过滤阶段：反冲洗完后先关闭排水阀，然后打开滤后水出水阀和待滤水进水阀进行自动过滤。
6.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤203中的设定时间为5分钟。
7.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤204中的操作时间为6分钟。
8.根据权利要求1所述的一种水厂深度处理自动控制方法，其特征在于，所述的步骤205中的设置时间为5分钟。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的水厂深度处理自动控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的水厂深度处理自动控制方法的步骤。
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