自来水厂的滤池自动化控制
戴世宏
南通华安源自控科技有限公司
摘要：自来水厂气水反冲滤池自动控制系统设计方面的论述，介绍V型滤池自动反冲，自动恒水位控制。

关键词：V型滤池，恒水位控制，自动反冲洗
改革开放以来，我国人民的生活水平逐步提高，饮用水的质量越来越受关注，自来水厂的处理工艺要求也不断提高，然而，水源水质却每况愈下。

如何保证水厂出厂水质达标，水处理过程的每一个环节都很重要，尤其是地表水的处理，加药、臭氧和紫外线消毒等工艺越来越受到重视和采纳，但是最为重要的环节还是应该首推滤池。

滤池的工艺从无阀滤池、虹吸滤池等一路走来，发展到今天广为应用的气水反冲滤池（V型滤池），而滤池的自动控制也日臻完善。

1、V型滤池的自动化系统组成设备
本自控系统自控系统采取西门子S7系列的PLC为现场控制单元。

每个滤格采用了一个s7 200PLC作为子站，PLC和电气控制结合组成了滤格的现场控制台，该操作台是实现现场操作，并且实现远程和现场操作的切换，并且所有的滤格设定一个主站PLC，主站PLC采用了S7 300plc作为控制单元，所有的滤格子站S7200PLC通过西门子的DP网络与主站PLC进行通讯。

这样主站通过编程对各个滤池子站进行统一管理，组织各个滤池子站的冲洗以及过滤，并且主站PLC在各个滤池反冲洗时对鼓风机、反冲洗水泵进行统一控制。

2、V型滤池的自动化系统软件
自控软件分为：PLC编程采用的是西门子STEP7编程软件，人机界面采用的,Wonderware的INTOUCH 的上位机开发软件。

3、V型滤池的自动化的原理介绍
一般自来水厂V型滤池都是以用单格为运行单位，滤料按照水质分为为砂、煤和活性炭。

每格滤池过滤控制大都是采用恒水位控制方式来实行自动化生产。

大多采用恒水位运行，即单格设液位计，调节出水阀门控制其液位，从而保证其液位恒定。

当滤池运行一段时间后，滤料会被污染，滤速下降，不仅影响过滤质量，也很难保持水位的恒定，此格滤池就需要反冲洗了。

冲洗水和气按照预先设定好的强度和时间自单格滤池滤料下方向上冲洗，将滤料上的杂质连同冲洗水排向回流水池，此时该格滤池不再向滤池清水渠出水，反冲洗结束后该格滤池正常工作。

就这样循环往复，滤池源源不断地向清水池输送过滤后的清水。

滤格过滤一般达到冲洗周期或水头损失的时候，滤格需要冲洗了，冲洗的一般步骤：1）进口阀门关闭，出口阀门关闭至40%，滤池继续过滤，最大减少水池中水资源的浪费。

2）出口阀门全关，清水阀门开至100%，水位降至排水槽上延。

关闭清水阀至0%。

3）开启鼓风机，开启气冲阀门，滤池进行气冲洗，气冲的时间根据生产要求。

4）开启冲洗水泵，开启水冲阀门，滤池进行气水混冲洗。

5）关闭气冲阀门，关闭鼓风机，开启滤池排气阀，进行气体排空。

6）再次开启进水阀门，滤池进行表洗。

7）发冲洗水泵关闭，关闭反冲水阀门。

等到液位涨到一定的位置，调节清水阀门的开度，进行滤池的正常过滤。

4、自动化的控制过程
A:过滤控制：
滤池的在正常过滤的时候，调节每格清水出水阀，其根据是将每格池中的液位计液位信号及清水阀的开度信号送入各个滤池站点PLC, 经PID调节其清水阀开度，以求使进出水保持平衡，从而实现恒水位，恒滤速自动过滤.
B、反冲洗控制：
滤池反冲洗可选择两种冲洗方式：
·单个滤格的一步化控制冲洗，就是在人机界面上（组态王、Intouch）等软件通过控制界面上进行强制冲洗模式请求冲洗。

如下图本人参与的一个项目所做的人机界面上的控制按钮“强制冲洗”所对应的2#滤池就会立刻进入冲洗状态，然后在此画面上会看到冲洗的整个流程。

·定时自动排队冲洗
冲洗程序为三级式冲洗：气冲、气水混合冲洗、水冲，当滤池反冲洗时，先关进水阀，全开清水阀，待滤池水位下降至设定值时，关清水出水阀，开排水阀，起动鼓风机开滤池气冲阀进行气冲，气冲两分钟（可在人界界面上根据实际生产情况调节）后，开启冲洗水泵（一台）开水冲阀，气水混合冲２分钟（可在人界界面上根据实际生产情况调节）后，关气冲阀，停鼓风机，开排气阀，再开启另一台冲洗水泵（共二台），水冲4分钟（可在人界界面上根据实际生产情况调节）后，关水冲阀，停冲洗泵，待滤池水位降到设定值时，关排水阀，开进水阀，由滤池水位信号控制滤池清水出水阀开启度，完成一格滤池的反冲洗过程，排气阀定时关闭（时间根据滤池运行过程调整）。

所有的滤池状态和液位，冲洗压力等参数在人机界面上都可以看见。

如下图我参加的一个项目所做的人机界面。

5.滤池分站的控制模式
A、现场手动控制模式：
每格滤池现场都有个手动操作台，所有的滤格阀门和设备都在操作台上按钮控制，每格滤格就只有一个手/自动旋钮，操作人员把此旋钮旋到手动位置，就可以进行现场设备的手动开停，清水阀门开度可以在操作台上的开度调节器进行开度调节。

手动模式一般只在维修情况和自动控制系统瘫痪下进行，一般不建议长时间使用。

B、PLC自动化控制：
通过对鼓风机、反冲洗泵、各种阀门的监测根据液位和浊度，进行定期对滤格的冲洗，在人机界面的推出的情况下，滤格自动控制不会受到任何影响。

C、中控室的人机界面控制：
对每个滤格的根据生产情况对通过键盘设置各个滤格的滤池参数（比如过滤周期，水冲时间，气冲时间，恒水位设置等）并通过所显示的工艺流程对滤池进行遥控操作，可以指定任一滤池进行一步化操作，也可分步点控，或按预定循环次序将滤池逐一全部进行反冲洗。

如果需要自动冲洗和恒水位的话，必须把人机界面上的自动方式按钮按下后，并且把滤格启用，这样所对应的滤格就会自动恒水位过滤，自动定期冲洗了。

在这套系统中我们还加入对浊度和液位的曲线和报表功能，这样操作人员能及时的根据历史曲线和报表功能，查出这个滤池的运行情况，根据分析的数据来调整滤池的参数，从而达到生产的优化功能。

6．结语
随着国内水厂工艺的不断完善和改进，V型滤池被大部分自来水厂所采用，并且因为V 型滤池的结构特点、工艺和运行方式，如果没有自动控制方式要进行生产是比较困难的，所以国内大部分V型滤池都实现了自动化控制。