虹吸滤池全自控运行应用

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水处理技术: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，单层石英砂厚800mm，粗砂+砾石支承层厚250mm，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，高压水强制反冲洗阀。
    
（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。