丁家根：基于PLC水厂滤池自动控制系统的设计
一般的预处理可包括:筛除、除砂、除浮油、除淤泥等。先是用格栅(分粗、中、细不同规格)挡住水中的废弃物、树枝、树叶及草等漂浮体，再经过除砂系统(特别是当水必须通过长管道或渠道输送，必须泵送或后续处理设备容易受大量砂粒的严重影响时)接着是除浮油和除淤泥处理。如果原水中含有大量浮游生物或有机物它们在长距离管道中的积累可能会导致流量迅速降低，这可以用氯等氧化剂来处理。如果取水口远离净水厂本部，那么这些经过预处理的水还要由水泵抽入管道送至本部。
2.2 加药、沉淀
加药就是向水中加入混凝剂，目的是破坏水中胶体颗粒的稳定状态，在一定水力条下通过胶粒之间以及胶粒和其它微粒之间的相互碰撞和聚集形成易于从水中分离的絮状物质，这个过程称为混凝溶在水中的金属阳离子中和了胶体中的负电荷，破坏了胶体颗粒的稳定状态，产生聚集，形成絮状物。混凝是去除天然水浊度和色度的最主要方法，也是去除某些无机或有机物的重要手段。混凝剂一般采用明矾等铝盐或铁盐等种类不多，但现代化的水厂正越来越广泛的使用聚合物混凝剂，以适应各种独特的水质和优化混凝过程。由于原水从取水送来比较浑浊。水厂本部先要对其进行混凝处理。具体实现分几步：
首先是把混凝剂溶解，通过混合设备按一定比例投入原水并迅速均匀混合，之后原水流入絮凝池使混凝剂与水充分反应，加强混凝效果。最后原水流入沉淀池，沉淀出絮状物。处理过程中涉及的构筑物主要是混合设备、絮凝池和沉淀池。它们各自都有独特的构造，以促进原水在其中的反应。混合设备可分为水力和机械搅拌两类，具体形式主要为混合池和管道混合器。絮凝池是最终完成混凝过程的设备，也有水力和机械搅拌两类。具体的构造形式非常多，水力絮凝池有结构简单，无需维护的优点，常见形式有隔板式、旋流式、涡流式等几种。机械搅拌絮凝池则具有可以调节搅拌强度的优点，结构上也有多种不同设计。在沉淀池水中的悬浮颗粒沉到池底，达到与水分离的目的。根据水流的分类，沉淀池有竖流式、平流式、辐流式、径流式等多种形式。所有的沉淀池都有排泥设备，以防沉淀物积累过多。另外，还有一种流行的沉淀构筑物—澄清池，它的反应原理与沉淀池不同，不需要另设絮凝池。
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安徽工程大学毕业设计（论文）
2.3 过滤
在水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤池通常置于沉淀池之后，进水浊度一般在10度以下。滤出水浊度必须达到饮用水标准。当原水浊度较低(一般在100度以下)且水质较好时，也可采用原水直接过滤。过滤的功效不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而被部分去除。至于残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护和依附之后，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，这就为滤后消毒创造了良好条件。在饮用水的净化工艺中，有时沉淀池可省略，但过滤是不可缺少的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。滤池有多种型式。以石英砂作为滤料的普通滤池使用历史最久。在此基础上人们从不同的工艺角度发展了其它型式滤池。为充分发挥滤料层截留杂质能力，出现了滤料料径循水流方向减小的过滤层及匀质滤料层。例如，双层、多层及匀质滤料滤池，上向流和双向流滤池等。为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池以及其它水力自动冲洗滤池等。从冲洗方式上，还出现了有别于单纯水冲洗的气水反冲洗滤池。各种型式的滤池，过滤原理基本一样，基本工作过程也相同，即过滤和冲洗交错进行。
原水中含有大量的细菌、病原体、藻类等对人有害的物质，要达到能满足人类安全饮用的目的，必须进行消毒处理，减低有害物质含量。水的消毒是通过消毒剂来完成的。通常可以用氯气或臭氧。
2.4 出水
一般地，过滤就是净水处理最后一道程序了，从滤池出来的水，流入清水池积聚，保持有一定的储备就可以出厂了。当然，在此之前还要有必要的检测、化验等，以确保水质符合相关部门的规定，并作为消毒剂等处理药剂是否需要调整投入量的参考。最后清水由水泵从连接清水池与二级泵房的吸水井中抽入供水管道，并以一定的压力供给用户。水泵的启动、调速、停止是关键步骤，必须确保连续、不间断的先用户供水。
以上就是水厂工艺简单的流程。随着相关科学技术的发展和水处理科学的不断发展为改进水厂工艺流程提供了新思路与方法，一些目前处理方面的难题将会随着人们对纯净水反应过程的认识加深而变得容易解决。
综上所述，现在把控制工艺图绘出，如图2-3所示
进水 图2-3 水处理工艺简图 河道市区管网综合泵房清水泵房稳压井沉淀池滤池清水池加药间加氯间
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2.5 水厂滤池系统工艺特点 2.5.1 V型滤池工艺介绍
V型滤池是由法国degremont公司设计的一种快速滤池，采用气、水反冲洗，目前在我国的应用逐渐增多，适合用于大、中型水厂。V型滤池因俩侧或一侧进水槽设计成V型而得名。图1-4V型滤池结构简图。
通常一组滤池有数个滤池组成，每个滤池中间为双层中央渠道，将滤池分成左右俩个，渠道上层是排水渠7供冲洗排污用。下层是气、水分配渠道8，过滤时汇集滤后清水，冲洗时分配气和水。渠道8上部设有一排配气小孔10，其下部配有配水方孔9，V型槽底设有一排小孔6，既可以作过滤时进水用，冲洗时又可以横向扫洗布水用，这是V型滤池的一个特点。
过滤顺序如下：待滤水由进水阀1和方孔2后，溢过堰口3再经侧孔4进入V型槽5中，待滤水通过V型槽底小孔和槽顶溢出，均匀地流入滤池，然后通过砂滤层流入底部空间11，再经方孔9汇入中央气水分配渠8内，最后由管廊中的水封井12、出水堰13、清水渠14，最后流入清水池。
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1-进水气动隔膜阀；2-方孔；3-堰口；4-侧孔；5-V型槽；6-小孔；7-给水渠；8-气、水分配渠；9-配水力孔；10-配气小孔；11-底部空间；12-水封井；13-出水堰；14-清水堰；15-投水阀；16-潜水阀；17-进水阀；18-冲洗水阀
图2-4 V型滤池结构
冲洗顺序如下:首先关闭进水阀门1，但二侧方孔2常开所以任然有一部分水继续进入V型槽并经槽底小孔6进入滤池，然后开启排水阀15将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V型槽顶端齐平。冲洗操作可以采用“气冲—气、水同时冲洗—水冲”三步或者“气水同时反冲洗—水洗”二步。其中，三步反冲洗顺序如下：（1）启动鼓风机，打开进气阀17，空气经气水分配渠8的上部小孔10均匀流入滤池底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦下并且悬浮于水中。由于底部小孔6继续进水，在滤池中产生横向水
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流，形同表面清洗，将杂质推向中央排水渠7。（2）启动冲洗水泵，打开阀门18，此时空气和水同时进入气、水分配渠，再经方孔9和小孔10和长柄滤头均匀进入滤池，使滤料得到进一步冲洗，同时，横向冲洗仍在进行。（3）停止气冲，单独用水再冲洗一段时间，再加上横向冲洗，最后将悬浮于水中的杂质冲入排水槽。（4）排水阀15关闭，进水阀1打开，恢复自动过滤。其自动控制可以由程序实现。 2.5.2 V型滤池的组成以及控制任务
V型滤池控制系统一般由受控设备、电气执行机构、PLC组成。其中控制的设备可以分为两部分：阀门和反冲洗系统，本文主要介绍如何去控制这些受控设备。如图1-2所示滤池阀门有以下几个：
进水阀：控制水流进入滤池集水渠的阀门； 排水阀（排污阀）：在集水渠的另一端，用于将反冲洗后的污水排出滤池； 清水阀（滤后水阀）：控制滤池过滤后的清水进入清水管的阀门； 气洗阀：反冲洗时，控制气流对滤层进行冲洗的阀门； 水洗阀：反冲洗时，控制水流对滤层进行冲洗的阀门； 排气阀：反冲洗后排出残存在气冲管道中的气体，防止其进入滤池影响过滤的阀门。 反冲洗系统包括：
鼓风机：用于产生强劲气流对滤层进行反冲洗； 反冲洗水泵：用清水对滤层进行水反冲洗。
电气执行机构负责控制的具体实施，它从控制器（PLC等）接收命令，相关的继电器动作，其触电闭合或者断开，控制回路导通或关断。如果控制遇到故障，相关人员可以通过其上的面板，进行手动操作。PLC是控制的关键，控制的内容都由其实现。
滤池控制系统的控制任务就是控制滤池正常过滤和反冲洗过程以及它们的交替过程，保证滤后的水质达到一定的要求。过滤时，要维持一定的滤速，通过控制滤池液位来体现，把液位控制在一定的范围内。当滤池过滤进行一段时间后，滤料层吸收了较多的污物，对滤后水造成不利影响，需要进行反冲洗。反冲洗时，可以按照时间定时反冲洗，当滤后水质水头损失不满足要求时，启动反冲洗过程。反冲洗就是对滤层进行的清洗，通过控制相关的阀门、水泵、鼓风机等设备的工作来进行反冲洗过程。启动反冲洗可以人为操作或由控制器进行控制。控制条件很多，比如：是否达到设定时间，过滤进行的时间，水头损失大小等。也可以通过相关仪器设备进行取样分析，把结果送控制器，根据程序要求决定是否进行反冲洗。
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基于plc的水厂滤池自动控制系统设计本科毕业论文
