PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案目前，自來水廠的凈水工藝中平流沉淀池一般都采用機(jī)械排泥的方式，通過對(duì)平流沉淀池積泥區(qū)和排泥機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，找出合理科學(xué)處理方法對(duì)平流沉淀池積泥進(jìn)行處理，提升出水口的水質(zhì)質(zhì)量。
一、PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案排泥系統(tǒng)概述
對(duì)于一般中大型平流式的沉淀池的長度都是在100m以上，為了能夠適應(yīng)平流式沉淀池實(shí)際的積泥規(guī)律，桁車的排泥系統(tǒng)通常采用的都是虹吸式排泥方式，其排泥的過程分為一下接個(gè)步驟：首先將水環(huán)式真空泵啟動(dòng)，開始抽真空作業(yè)步驟，一直持續(xù)到檢測到虹吸形成的信號(hào)后，才停止運(yùn)行水環(huán)式真空泵抽真空作業(yè)，同時(shí)開始運(yùn)行排泥車。排泥車開始運(yùn)行后，會(huì)不斷通過虹吸管將沉淀池底部的積泥自動(dòng)抽吸出來。當(dāng)排泥車完成其工作后，將電磁閥打開來進(jìn)行虹吸破壞工作，當(dāng)檢測到虹吸破壞信號(hào)后，將電磁閥關(guān)閉。
排泥閥又叫蓋閥，常用于城市水廠、污水處理廠的沉淀池底排放污泥用。排泥閥的適用介質(zhì)為原生污水，介質(zhì)的溫度一般應(yīng)小于50℃，其工作水深小于10米。排泥閥的動(dòng)力源主要有：手動(dòng)、氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)；結(jié)構(gòu)形式主要有：活塞、隔膜、角型。注意：排泥閥應(yīng)安裝在原管線的底部，并選用與排污水流成切線的排泥三通，還應(yīng)考慮到排放過程中沖刷對(duì)附件基礎(chǔ)的影響，排泥閥安裝完畢后應(yīng)關(guān)閉。

二、PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案工程概況
某地區(qū)自來水公司現(xiàn)供水規(guī)模為1萬m³/d，其一期工程建于1983年，供水量為0.5萬m³/d，二期工程建設(shè)于1989年，供水量為0.5萬m³/d，水處理工藝均采用：混凝、沉淀、過濾(無閥濾池)、消毒(二氧化氯)。沉淀池采用斜管沉淀池，沉淀區(qū)排泥采用V形槽穿孔排泥管。該池自運(yùn)行以來，因排泥開孔口徑小且鋼管開孔處自身銹蝕結(jié)瘤，洪水期雜物多造成孔口堵塞，排泥不暢易淤積。每年都要至少兩次停水清除沉淀區(qū)淤泥，影響正常生產(chǎn)，用水居民反映強(qiáng)烈。同時(shí)由于沉淀區(qū)積存淤泥不能及時(shí)排出影響出廠水質(zhì)。必須對(duì)其排泥系統(tǒng)進(jìn)行改造。

三、PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案排泥系統(tǒng)中存在的問題分析
(一)指型集水槽晃動(dòng)
在沉淀池運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)指型集水槽晃動(dòng)，特別是4#沉淀池西北角2根指型集水槽晃動(dòng)更嚴(yán)重。反復(fù)觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)沉淀池清洗后投入運(yùn)行，水位到達(dá)指型集水槽槽底時(shí)，水槽平穩(wěn)，水位緩慢上升，部分水通過集水槽底部小孔進(jìn)入，指型集水槽大部分浮力被消除，槽內(nèi)外存在一定的水位差，水槽開始有些輕微的左右晃動(dòng)。當(dāng)水位漲過三角堰時(shí)，整個(gè)集水槽開始出現(xiàn)較大幅度的規(guī)律晃動(dòng)，隨著晃動(dòng)幅度越來越大，整個(gè)集水槽連同槽內(nèi)水一起形成共振。這種共振的破壞性較大，既影響沉淀池的沉淀效果和出水穩(wěn)定性，也容易造成集水槽的結(jié)構(gòu)損壞。
(二)排泥時(shí)間周期問題
排泥時(shí)間周期F=F1-X+F2，周期單位為：min，D為：排泥持續(xù)時(shí)間，持續(xù)時(shí)間單位為：s。因F周期單位“min”設(shè)計(jì)太小，排泥頻率過高，56個(gè)排泥閥按大60min排一次的時(shí)間周期序列排泥，每個(gè)排泥閥經(jīng)過60min時(shí)間周期在D時(shí)間內(nèi)排出的水量約為1m³，每年56個(gè)排泥閥排出的水量大約為：1×24×56×30×12=483840m³；而進(jìn)廠水濁度季節(jié)性較強(qiáng)，平均濁度較低，春、秋、冬3季進(jìn)廠水濁度只有6NTU，夏季有暴雨時(shí)濁度平均只有20NTU，按照原設(shè)計(jì)排泥時(shí)間周期F從排泥閥中排出的水春、秋、冬3季比較清，只有10NTU左右，夏季有暴雨時(shí)從排泥閥中排出的水濁平均只有50NTU，因此，必須進(jìn)行優(yōu)化。

(三)自動(dòng)排泥機(jī)運(yùn)行中存在的問題
在自動(dòng)排泥機(jī)運(yùn)行的過程中，全程都是變頻設(shè)置，由于沉淀池內(nèi)部的前端和末端的污泥量有很大區(qū)別，如果設(shè)置的牌泥時(shí)間過長就會(huì)導(dǎo)致污泥堆積，時(shí)間較短可能會(huì)導(dǎo)致就會(huì)導(dǎo)致水源浪費(fèi)，因此，這是自動(dòng)排泥系統(tǒng)的一個(gè)缺陷。
(四)其他問題
原本排泥是三班倒人員每班都要進(jìn)行一次排泥，即每班操作工都要上池輪流手動(dòng)一個(gè)一個(gè)打開共8個(gè)排泥閥進(jìn)行排泥，費(fèi)時(shí)(每班約需耗時(shí)2~3小時(shí))費(fèi)力，還存在可能不好的排泥情況：濃泥排完了沒有及時(shí)關(guān)閉排泥閥，導(dǎo)致排出較多的稀泥，從而影響離心機(jī)的生產(chǎn)，因泥太稀會(huì)增加離心機(jī)生產(chǎn)負(fù)荷，從而增加離心車間的用電量。

四、PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案優(yōu)化排泥系統(tǒng)的措施分析
(一)解決
指型集水槽晃動(dòng)經(jīng)觀察，特別是在靠近沉淀池尾部出水總渠處，指型集水槽晃動(dòng)幅度更大，指型集水槽起端晃動(dòng)不明顯，出水槽深0.68m，水面跌落高度不一樣，指型集水槽起端與終端水位相差6~9cm，終端水位低。為解決水槽晃動(dòng)問題，根據(jù)水力學(xué)浮體的平衡與穩(wěn)定原理進(jìn)行分析，在水力學(xué)中，指型集水槽處于水中的狀態(tài)可以看做是浮體，因此，出水槽在水中的平衡與穩(wěn)定條件，可從浮體的平衡與穩(wěn)定條件進(jìn)行分析。浮體平衡條件：重力與浮力大小相等，且在同一條直線上。浮體穩(wěn)定條件：定傾半徑大于偏心距。其中定傾半徑為定傾中心到浮心的距離，偏心距為浮心與重心之間的距離。浮體的穩(wěn)定與否，取決于重心是否在定傾中心以下。在沉淀池運(yùn)行管理中，通過調(diào)節(jié)濾池進(jìn)水閥門的開啟度，抬高濾池進(jìn)水渠的水位，從而抬高指型集水槽內(nèi)的水位，減小槽內(nèi)和槽外的水位差，減小偏心距，有效地解決了指型集水槽晃動(dòng)。
(二)排泥時(shí)間周期的優(yōu)化措施
將時(shí)間周期F的范圍擴(kuò)大為：“天、小時(shí)、分鐘”的單位，春、秋、秋3季選擇“天”的單位設(shè)置幾天進(jìn)行排泥；夏季，一般選擇“天”的單位，根據(jù)天氣和進(jìn)廠水濁度選擇“小時(shí)或分鐘”的單位設(shè)置排泥時(shí)間。
(三)改造后的自動(dòng)排泥機(jī)的排泥方式
排泥機(jī)的運(yùn)行方式為全程排泥和半程排泥兩中，運(yùn)行的時(shí)間為每12h一次，可以根據(jù)沉淀池內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。
1、全程排泥方式是原本自動(dòng)排泥方式，運(yùn)行過程中當(dāng)排泥機(jī)破壞了虹吸管真空后，繼續(xù)運(yùn)行到沉淀池的位置。
2、半程排泥方式只是運(yùn)行沉淀池的前端或末端，當(dāng)破壞虹吸管真空后排泥機(jī)停止運(yùn)行，不返回位置。

(四)增加滑鞋保護(hù)
滑板刮泥機(jī)往復(fù)運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致刮板與滑板間不斷摩擦，由于泥沙的存在會(huì)導(dǎo)致摩擦力大大增加，滑板很容易磨損。為降低滑板與橫向刮板間的摩擦力，在刮泥機(jī)刮板與滑板的十字形交叉連接處滑板側(cè)安裝護(hù)片滑鞋，采用聚丙烯耐磨板材料，聚合度大于350萬，將原不銹鋼板-聚丙烯板接觸變?yōu)榫郾┌逯g的接觸，以延長刮泥機(jī)的使用時(shí)間。

(五)在沉淀池進(jìn)水端設(shè)計(jì)小型潛水排污泵
沉淀池進(jìn)水端即配水花墻后的積泥相當(dāng)嚴(yán)重，花墻后的一小段約1.5m區(qū)域內(nèi)排泥機(jī)無法吸到，日積月累淤泥積得又高又實(shí)。而且在一年一度的沉淀池人工放空清洗時(shí)，要利用高壓水槍持續(xù)沖洗很長時(shí)間才能沖散淤泥，大大地增加了人力、物力和用水量，洗池工作非常繁重，由于配水花墻下部孔口離池底只有1m高，如果斜坡底部寬度做到1m的話，斜坡角度只有45°，斜坡上的沉泥很難滑下，仍可能產(chǎn)生積泥。所以建議在此處增設(shè)小型潛水排污泵，如圖1所示，開啟排泥機(jī)排泥時(shí)同時(shí)開啟排泥泵排泥。

(六)采用PLC控制
為了解決傳統(tǒng)的排泥控制方式中存在的問題，排泥車的電機(jī)可以采用變頻器來進(jìn)行控制，通過變頻器來對(duì)排泥車的行走速度進(jìn)行控制，使其行走的速度不會(huì)過快。在排泥車的輪子上安裝接近開關(guān)，輪子走一圈PLC就會(huì)計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖，排泥車的行走距離是通過計(jì)算輪的脈沖數(shù)來計(jì)算出來的。當(dāng)達(dá)到了某個(gè)已經(jīng)設(shè)定好的脈沖數(shù)時(shí)，PLC就會(huì)用事先設(shè)定好的對(duì)應(yīng)頻率來對(duì)排泥機(jī)變頻器的運(yùn)行頻率進(jìn)行調(diào)整。

五、PLC控制水廠排泥閥改進(jìn)方案改造后效益評(píng)價(jià)
第1，改造后提高了生產(chǎn)供水能力，改善了操作條件，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
第二，改造后提高了沉淀水質(zhì)，保證沉淀水濁度在3NTU以內(nèi)，降低了水中的異味。
六、結(jié)束語
隨著人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)飲用水的要求也在不斷提高，平流沉淀池作為凈水廠水處理環(huán)節(jié)的主要組成部分，其排泥系統(tǒng)也是我們必須要關(guān)注的問題。本文通過對(duì)現(xiàn)有沉淀池排泥系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，并給出了合理的解決方案，以期能夠有效地提高自來水廠供水質(zhì)量。