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V型滤池自动化控制系统在酒钢污水处理厂的应用

文档作者：陈化川文档来源：酒钢集团公司检修工程部		点击数：	更新时间： 2025年05月28日
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第３９ 卷第６ 期
２０１７ 年１２ 月
甘 肃 冶 金
ＧＡＮＳＵ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１７
文章编号：１６７２-４４６１（２０１７）０６-０１０１-０３
Ｖ 型滤池自动化控制系统在酒钢污水处理厂的应用
陈化川
（酒钢集团公司检修工程部，甘肃 嘉峪关 ７３５１００）
摘 要：酒钢污水处理厂采用先进的Ｖ 型滤池工艺技术，使用高可靠性及稳定性的自动控制系统，实现Ｖ 型滤池的
自动控制。提高作业效率并保证污水处理工序的的持续、稳定、达标生产。
关键词：Ｖ 型滤池；自动控制；反洗
中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ
Application of Automation Control System in V Type Filters
of JISCO Sewage Treatment Plant
ＣＨＥＮ Ｈｕａ-ｃｈｕａｎ （Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ＪＩＳＣＯ，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
Abstract：ＪＩＳＣＯ ｓｅｗａｇｅ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｐｌａｎｔ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖ-ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｖ-ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒ．Ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｉｎｇ， ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｓｔａｎｄａｒｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＪＩＳＣＯ ｓｅｗａｇｅ ｄｉｓｐｏｓａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ．
Key Words：Ｖ ｔｙｐｅ ｆｉｌｔｅｒｓ；ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｂａｃｋ ｗａｓｈ
1 引言
水资源是人类生存的基础，随着城市工业和生
活用水量的增加，城市生活污水和工业废水也相应
增加。污水不经过处理直接排入地下，既污染水源，
又危害人民身体健康。工厂污水处理社会效益巨
大，既减少污水排放又回收中水在工业生产中再使
用，但运行成本高，污水处理厂经济效益差，所以采
用最新最高效的处理技术和工艺是提高污水处理能
力和效益的有效手段，Ｖ 型滤池及自动化控制系统
根据检测结果随时调整过程参数，优化设备状态，节
约能耗，减少岗位劳动强度，是污水处理厂有效提高
效益的手段。
2 概述
滤池是水厂污水处理工艺中的重要环节，而滤
池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。
若采用较好的反冲洗技术，使滤池经常处于最优条
件下工作，不仅可以节水、节能，还能提高水质，增大
滤层的截污能力，延长工作周期，提高产水量。
Ｖ 型滤池是由法国得利满公司开发的一种快滤
池，因进水采用Ｖ 型槽而得名。Ｖ 型滤池采用均粒
滤料，通过Ｖ 型槽布水，采用小阻力的滤头滤板分
配反冲洗的气和水，滤池中间设Ｈ 槽排水槽，采用
低强度水反冲洗，反冲时滤料微膨胀，边反冲边
排水。
Ｖ 型滤池正常工作流程分为：过滤过程和反洗
过程两部分；过滤过程为恒水位过滤，通过检测滤池
实际水位和基准水位之间的偏差，调节出水阀的开
度来控制过滤水位，达到恒水位过滤的目的；反洗过
程是当滤池的反冲洗周期达到设定值、压头损失达
到设定值或手动需要反洗时，申请反冲洗，允许反冲
洗后滤池进入反冲洗过程，先气洗、后气水联洗、最
后单水洗，整个过程伴以表面扫洗，每次只有一格滤
池冲洗，若有两格滤池同时要求冲洗，按先后顺序排
队等候，时间间隔２ ｍｉｎ。
Ｖ 型滤池的特点有：⑴采用均质滤料滤层的纳
污能力得到增强，与普通级配滤料相比均质滤料颗
粒比较均匀，有效粒径较大，能有效消除冲洗时的水
力筛分现象，使滤层孔隙率增大，从而提高滤层的整
万方数据
体含污能力，延长过滤周期，降低洗砂水耗，增加产
水量。⑵Ｖ 型滤池过滤能力的再生，采用了先进的
气、水反冲洗兼表面扫洗技术。气、水反冲再加始终
存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减
少。整个冲洗过程分三步进行：⑴单气洗：松动整个
滤层，水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的
高剪力下得以剥落。⑵气水联合冲洗：气冲使得滤
料颗粒间的碰撞磨擦加剧，在水冲洗时，对滤料颗粒
表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲效能。
⑶水冲：单水冲把脱落的杂质带出滤料层。气水联
合反冲洗被认为是所有冲洗方式中最有效的，其优
点在于：⑴利用空气对滤料产生必要的搅动，并通过
气流与滤层的摩擦及剪力作用剥离滤料上的附着
物，同样的冲洗强度下，空气冲洗的剪力大约是水冲
剪力的２ 倍。⑵冲洗水仅用于液化剥离下的悬浮
物，因此大大降低了冲洗强度，节约了冲洗水量。因
此Ｖ 型滤池的过滤周期比单纯水冲洗的滤池延长
了７５％左右，截污水量可提高１１８％，而反冲洗水的
耗量比单纯水冲洗的滤池可减少４０％以上。
综上所述，Ｖ 型滤池具有如下优点：⑴较好地消
除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过
滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量
４０％～６０％，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。
⑵不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了
滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。⑶采用
粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充
分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。⑷自动化
程度高，减少岗位操作量。
3 V 型滤池自动化控制系统介绍
酒钢污水处理厂Ｖ 型滤池控制系统采用“集中
管理、分散控制”的控制模式，控制系统硬件采用罗
克韦尔作自动化ＲＳｌｏｇｉｘ５０００ 系列处理器及ＩＯ 模板
组成主站，采用Ｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔ 网络实现与远程机架及滤
池就地ＰＬＣ 系统的通讯，它具有数据共享、开放灵
活等优点，实现风机、水泵和空压机的状态采集，协
调９ 座滤池的反冲洗，根据需要控制风机水泵。
滤池就地控制柜共有９ 台，其自控设备由罗克
韦尔公司Ｃｏｍｐａｃｔｌｏｇｉｘ 系列处理器及ＩＯ 组成，每个
滤池的子站作为一个独立的站点，保证ＰＬＣ 通讯中
断的情况下各站点均能实现本地自动控制，不影响
系统的自动运行。滤池就地控制系统采用ＰＬＣ＋触
摸屏的方式，实现滤池就地设备状态监测，自动化控
制，手动触摸屏控制等功能。
上位ＨＭＩ 画面采用ＲｓＶｉｅｗ３２ 软件通过工业以
太网实现与滤池公共ＰＬＣ 系统的通讯，实现上位数
据采集，设备状态动画监视、操作、报警、历史报警、
趋势记录。
网络拓扑图如图１。
图１ 网络拓扑图
所有设备均可有现场就地柜手动控制和远程控
制两种控制方式，远程控制又可分为远程手动和自
动两种方式。3．1 现场手动就地控制
各配电控制柜设有“就地／远控”转换开关，“就
地”模式下设备只能由配电柜手动控制，远程控制
不起作用；将开关打在“就地” 位置，按下“启动
（开）”或“停止（关）”按钮即可操作设备。该控制
方式最高优先级，当然设备处于该状态时，远程手动
和自动均不可用。3．2 远程手动（上位机电脑键盘控制）
配电控制柜转换开关打到“远控”位置，这时设
１０２ 甘 肃 冶 金 第３９ 卷
万方数据
备可由ＰＬＣ 进行控制，在上位画面中设有“手动／自
动”选择界面；手动模式表示设备在上位机通过鼠
标操作控制设备启停，自动模式表示由ＰＬＣ 预设自
动运行程序进行全自动控制。3．3 远程自动（PLC 自动控制）
该方式控制优先级别最低，当现场配电柜上的
转换开关和上位机画面中的转换开关均切换到自动
的时候，ＰＬＣ 按预先设定好的程序自动控制。自动
程序随时可以被以上两种手动方式中断，转入相应
的手动控制方式。
4 滤池自动化控制实现
滤池自动控制分两部分：就地滤池ＰＬＣ 控制系
统和滤池公共控制系统，两部分各有分工。公共
ＰＬＣ 系统主要功能有：系统初始化、手动控制程序、
风机水泵站控制程序、滤池ＰＬＣ 上行下行数据处
理、参数设置、滤池的反洗申请排队功能；就读滤池
ＰＬＣ 控制系统主要功能有：滤池控制参数设置及初
始化、滤池设备的手自动控制程序、滤池状态监测。
公共ＰＬＣ 与滤池就地ＰＬＣ 的数据通讯读写采用
ＭＳＧ 指令实现，ＭＳＧ 指令是一个功能强大的对外操
作指令，他不但可以完成ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ 平台控制器之
间的通信，还可以完成控制器跟ＡＢ 传统的处理器
产品的通信，甚至与任何模块和设备都能通信。
滤池就地ＰＬＣ 控制流程图如图２。
图２ 滤池就地ＰＬＣ 控制流程图
实现自动恒水位过滤根据下列条件之一，可准
确地实现自动反冲洗。
⑴过滤时间达到反冲洗设定周期。
⑵就地控制柜强制反冲洗按钮按下。
⑶ 压头损失达到设定值。
滤池所有设备都可手动在触摸屏点动操作，也可
全工况实现自动化运行。单台故障不影响其他系统
的正常工作，可下线或断电进行检修维护故障处理。
自动反冲洗工况流程如下：
⑴进入反冲洗状态以后，关闭进水闸板，滤池继
续过滤。
⑵待池中水面降至排水槽面时，关闭出水阀门，
开启排水闸板。
⑶开反冲洗风机和进气阀门，松动滤料层，磨擦
滤料的被截污物。
⑷历时２～４ ｍｉｎ 后，再开反冲洗水泵和反冲进
水阀门。
⑸历时３～５ ｍｉｎ 气水混冲后，关闭反冲洗风机
和进气阀门。
⑹开排气阀排出余气，关闭排气阀，再开第二台
反冲洗水泵。
⑺历时２～５ ｍｉｎ 单水冲后，滤料中含污率低于
０．２ ｋｇ／ｍ３并且附着在滤料上的小气泡也基本上被
冲掉，关闭反冲洗水泵和反冲进水阀门，关闭排水闸
板，反冲洗结束。
⑻然后开启进水闸板，待池中水位达到一定高
度时，开出水阀门进入新一轮过滤周期。
公共ＰＬＣ 系统控制流程如图３。
图３ 公共ＰＬＣ 系统控制流程
（下转第１０５ 页）
第６ 期 陈化川：Ｖ型滤池自动化控制系统在酒钢污水处理厂的应用 １０３
万方数据
导致拐弯处的吸力较小，煤粉无法被吸入除尘器，长
期在拐弯处堆积，除尘器管道的流通面积减少，导致
除尘器的除尘风量减小，压差增大，现场的粉尘无法
有效的吸入布袋除尘器内进行处理，除尘效果变差。
⑶除尘器在运行一段时间后，将自动进行反吹，
将布袋上的煤粉反吹至除尘器的下部灰仓中，由于
除尘器反吹风量较小，时间短，导致反吹效果不好，
煤粉在布袋上不能被及时反吹掉，导致布袋上煤粉
越积越多，有的布袋甚至被煤粉直接堵塞住，失去了
布袋除尘器的除尘效果。
⑷粉碎机属于一开一备的设备，在对粉碎机除
尘时，应当对在用的粉碎机进行除尘，备用的粉碎机
除尘管道关闭，让除尘器的全部风量由在用粉碎机
除尘管道进入除尘器，进行集中除尘，这样有助于提
高除尘效果，但由于粉碎机的除尘器阀需要手动关
闭，且是高处作业，存在一定的风险，长期两台粉碎
机除尘管道同时开启，除尘风量被备用粉碎机大量
分流，在用粉碎机除尘风量较小，无法有效将煤粉吸
入除尘器进行除尘，导致现场的除尘效果较差。
5 除尘器除尘效果改善措施
⑴对除尘器的布袋进行全面检查，将４ 个仓室
的布袋一条一条的抽出进行全面的检查，对粘贴煤
粉较多的布袋进行清理和更换，确保所有的除尘布
袋的通透性良好，能将煤粉拦截住的同时使洁净的
空气通过布袋，经过风机和除尘烟囱排除。同时将
除尘布袋的检查和清理固化，每月进行检查，发现有
破损或者煤粉粘附严重的布袋及时进行更换。
⑵对除尘器的反吹方式进行改造，一方面增加
除尘器反吹的时间，另一方面增大反吹的风量，在时
间和风量增加后，能够更加有效的将粘附在除尘布
袋上的煤粉反吹掉，确保除尘器的压差处于正常范
围，使除尘器运行正常。
⑶对出差错管道进行改造，对现场的除尘管道
进行梳理，对于有水平直角拐弯的地方进行改造，由
直角拐弯变为弧形拐弯，降低煤粉堆积的可能性，同
时在拐弯处增加清理孔，定期对拐弯处的煤粉进行
清理，确保除尘管道畅通。
⑷ 改善除尘器运行方式，对粉碎机除尘器的除
尘管道电动阀门进行恢复，通过在地面操作按钮将
备用粉碎机的除尘管道关闭，使除尘风量集中由在
用的粉碎粉尘的除尘管道进入除尘器，使现场的除
尘效果大大增加。
6 结语
通过对现场除尘器的运行相关现象和参数的分
析，寻找除尘效果变化的原因，并根据原因制定了对
除尘布袋进行检查和更换、提高除尘器反吹的效果、
对除尘管道进行改造并定期清理、改善除尘器的运
行方式等措施，有效的增加了除尘器的除尘效果，改
善了现场作业的环境。
收稿日期：２０１７-０７-１８
作者简介：袁 松（１９８６-），男，工程师。从事煤化工工作。
（上接第１０３ 页）
公共ＰＬＣ 控制系统负责在两个或多个滤池同
时申请反冲洗时，按先后顺序排队；当反冲洗过程出
现故障时，则处理过程被中断，故障复位后将重新执
行程序；保证就地滤池控制系统通讯及滤池之间通
讯的畅通。
5 系统运行评价
酒钢污水处理厂Ｖ 型滤池自动化控制系统从
２０１２ 年投用至今，系统运行可靠稳定，滤池进出水
的悬浮物（ＳＳ）比对见表１。
表1 2016 年酒钢污水厂滤池水样悬浮物（SS）分析／（mg ／L）
月份１ 月２ 月３ 月４ 月５ 月６ 月
入口水样 １８．２ １９．５ ２０．６ ２２．２ ２３．６ ２１．３ 出口水样 １０．３ １１．５ １２．６ １４．３ １４．８ １４．６ 月份７ 月８ 月９ 月１０ 月１１ 月１２ 月
入口水样 ２０．２ １９．８ ２１．５ ２２．３ １９．６ １８．８ 出口水样 １３．８ １２．８ １２．７ １４．６ １３．８ １１．２ 经过Ｖ 型滤池处理后出口水质中悬浮物平均
值为１３．１ ｍｇ／Ｌ，达到国家标准（ＧＢ５００５０-１９９５）中
关于工业循环水的水质标准≤２０ ｍｇ／Ｌ 的标准，通
过回用水池集中收集后，作为中水重新进入酒钢工
业循环水中，大大减少工业新水的补水量，为酒钢的
可持续绿色发展做出贡献。同时滤池过滤及反洗运
行均在全自动模式下运行，极少需要岗位手动操作，
水质处理效率稳定，有效降低岗位工作量。
参考文献：
［１］ 邓 李．ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ 系统实用手册［Ｍ］．北京：机械工
业出版社，２００８．１．
［２］ 相会强，刘 芬，刘雪莲．自动控制在污水处理中的应
用［Ｊ］．仪器仪表学报，２００５（８）．
收稿日期：２０１７-０５-１０
作者简介：陈化川（１９８０-），男，毕业于兰州理工大学电信学院电气工
程及其自动化专业，工程师。
第６ 期 袁 松：布袋除尘器除尘效果优化探讨 １０５

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