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1、1虹吸滤池全自控运行应用实践摘要：针对虹吸滤池运行中存在的主要问题，在不改造滤池主体结构的情况下，实现了虹吸滤池全自控运行。就此介绍了新安水厂虹吸滤池全自控改造的系统控制原理、主要设备及其功能。 关键词：虹吸滤池 全自控运行 应用实践 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公司新安水厂一、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
2、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，单层石英砂滤料厚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
3、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2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
4、。（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
5、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。4 系统主要设备及功能（1）P170 触摸面板。进入
6、主菜单后，通过输入数字，对高压水进水时间，反冲洗时间设置与修改，并记忆各格滤池的冲洗次数，同时，还可进行画面设置。（2）可编程控制器。1 台 S7 - 200Micro PLC 内有 1 台单独的 27 - 224CPU模板，并带有 1 个 EM223，2 个 EM222 扩展单元。S7 - 224CPU 模块内含 1 个中央处理单元、电源以及数字量 I/0 点，这些都被紧奏地置于 1 个独立的设备中。CPU 负责召待程序和存储数据，控制整个运行过程。系统的控制点为输入输出部分，输入部分采集各格滤池水位计信号，输出部分则控制电磁阀；电源向CPU 及其所连接的模块提供电力；通讯端口将使 S7 -
7、 200CPU 同 TP170A 连接起来；状态信号灯显示 CPU 的工作模式，即运行或停止；通过扩展模块 EM222、EM223 增加 CPU 的 1/0 点数。（3）每格滤池 3 个电磁阀。常开式电磁阀 1 个，即断电开启，通电关闭，用于排水虹吸抽气。介质为空气，直径 25mm，工作压力 00.05MPa。线圈垂直向下安装。常闭式电磁阀 2 个，即断电关闭，通电开启，1 个用于高压进水，介质3为水，直径 40mm，工作压力 0.5MPa 左右。另 1 个用于进水虹吸抽气，介质为空气，直径 25mm，工作压力 00.05MPa。（4）每格滤池 1 个电缆式浮球阀。5 工程投资三期工程虹吸滤池
8、（设计供水能力 4 万吨/日，共 28 格，每格面积10.5m2）自控系统工程总投资约为 9 万元。其中 PLC 系统约为 20000 元，信号电缆及穿线管约为 8000 元，电磁阀 DN25 约为 596 元/个共 56 个，DN40 约为 820元/个共 28 个，电缆式浮球阀 196 元/个共 28 个。图 1 程序设计流程6 结语目前，虹吸滤池改造方法较多。有改造水力反冲洗系统、配水系统、滤料等。也有采用气水反冲洗，进水排水用闸板控制，滤板滤头配水系统，整个过程采用PLC 程序控制。还有的仅留一个钢筋砼外壳，内部结构部分按 V 型滤池改造等等。其实，虹吸滤池一般单池面积都不大，砂层也仅 800900mm 厚，承托层厚 250mm左右，若配水系统运作良好，滤砂完全可以被冲洗干净。而虹吸滤池最大的缺点就是反冲洗时浪费部分待滤水，水力自动反冲洗系统运行欠佳，部分配水系统设计不合理等。因此，笔者认为，对现有虹吸滤池改造，若从经济、技术角度考虑，较为合理的方式应为基本不动其主体结构，进水排水采用自动控制虹吸系统（实际是保持管路处于常真空状态，当需要形成真空时只需打开真空管上的阀门，虹吸管立即形成真空）或气动闸板控制，必要时改造配水系统，整个过程采用 PLC程序控制。这样，即可以克服虹吸滤池的缺点，又可实现全自动运行，且投入较少，一般镇级水厂都可以接受。
