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【摘要】纤维滤池是污水处理净水工艺中的重要环节，而滤池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。采用稳定可靠且高效的自动控制系统，使滤池经常处于最优条件下工作，不仅可以节水节能，还能增大滤层的截污能力，延长工作周期，提高出水水质。本文将就纤维滤池自动控制系统展开探讨。
【关键词】污水处理；纤维滤池；自动控制
近年来，纤维滤池在污水深度处理领域中得到了广泛的应用。但由于滤池设备较多，工艺繁杂，如果采用人工手动操作，操作强度非常大，且效率低下，很难达到理想的效果，而采用自动化控制技术，不但可以实现可靠、完善的控制，而且可以大幅减少劳动强度，有效降低能源消耗，从而达到降低处理成本的目的。
1、纤维滤池工艺简介
纤维滤池由池体、滤料、滤板、布水系统、布气系统、滤料密度调节装置、管道阀门、反洗水泵、反洗风机、电气控制系统等组成。
纤维滤池工艺主要由过滤和反冲洗两部分构成。当滤池过滤时间达到规定的时间，便需要对滤池进行反冲洗操作，以防滤板堵塞。
在一个中、大型的污水处理中，一般有多个滤池单元同时运行，这些处理单元既相互独立，又相互关联，为了确保良好的处理效果，各个处理单元之间必须协调运行。现举例说明如下。
某污水处理厂纤维过滤环节，包括1个反冲洗泵房和18个纤维滤池。反冲洗泵房反冲洗风机3台，反冲洗水泵2台。每个滤池设原水进水阀、过滤出水调节阀、反洗进气阀、反洗进水阀、反洗排水阀和超声波液位计1台。
每个滤池的过滤是独立进行的，而反洗风机与反洗水泵是18个滤池共用，只能反冲洗完一格滤池再反冲洗另外一格，不能同时反冲洗两格滤池，这就需要协调各个滤池的反冲洗顺序，以确保每个滤池在需要反冲洗时能尽可能快的进行反冲洗。
2、纤维滤池自动控制系统设计原则
纤维滤池阀门众多，容易因操作不当或阀门故障引起滤池满溢，从便于维护角度来考虑，需要在现场能對每格滤池进行直观的操作，可遵循“分散控制”的原则。
从滤池之间的反冲洗排序协调来考虑，需要能对各格滤池反洗工况进行排序协调和管理，可遵循“集中管理”的原则。
3、纤维滤池自动控制系统的组成
纤维滤池自动控制系统一般由上位监控显示系统、现场控制系统组成，后者又分为就地控制系统和集中管理控制系统。
上位监控显示系统
上位监控显示系统常设置于污水处理中央控制室，设工程师站计算机、操作员站计算机和数据服务器。
工程师站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于开发、运行、维护上位监控显示系统。
操作员站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0运行版，用于运行上位监控显示系统。
数据服务器采用Windows 2000 Server操作系统与数据库Microsoft SQL 2000，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于保存历史数据，以及现场过程数据的采集。
上位监控显示系统接入厂区光纤工业以太环网。
上位监控显示系统可以直观的对每格滤池及反冲洗泵房的所有设备状态进行实时监控，跟踪各格滤池过滤及反冲洗工况，并为各格滤池快捷设置过滤及反冲洗工艺参数。
现场控制系统
反冲洗泵房设集中管理控制系统，采用稳定抗干扰能力强的可编程控制器PLC与人机界面HMI，上接厂区光纤工业以太环网。系统除对泵房反冲洗水泵、反冲洗风机状态与操作进行监控外，还对就地单个滤池控制系统的反洗工况进行排序协调以及自动反冲洗过程控制。
每格滤池设就地控制系统一套，采用稳定可靠的可编程控制器PLC与人机界面HMI，另采用支持环网的电口交换机，通过各就地控制系统网线互联，构成网线子环网，上接厂区光纤工业以太环网。系统对所在滤池的阀门状态与操作、液位高度进行监控并上传滤池反洗工况。
4、纤维滤池自动控制过程
恒水位过滤
纤维滤池的过滤过程可分为“手动”与“自动”两种控制方式。
“手动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统开启滤池进水阀，根据采集的滤池液位，调节过滤出水调节阀的开度，来保证滤池的水位保持在一定高度。
“自动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统直接选定“自动”模式，由程序自动控制滤池进水阀的打开，通过实时采集的滤池液位与固化在程序中的滤池设定水位的比较，采用PID控制自动调节过滤出水调节阀开度，以保证滤池液位在设定水位高度上下小幅波动。考虑到超声波液位计的检测速度，一般PID调节周期取大于1分钟。
反冲洗优先级及排序
一般情况下，纤维滤池的反冲洗请求类型分两类：过滤时间到反冲洗请求，强制反冲洗请求。后者的优先级要高于前者。
当滤池过滤时间超过工艺设定的最大过滤周期时，将由滤池就地控制系统向集中管理控制系统发送过滤时间到反冲洗请求。当多格滤池过滤时间均超过过滤周期且发送反冲洗请求，这就需要集中管理控制系统对发送了反冲洗请求的滤池进行排序，明确滤池的反冲洗顺序。
而由操作人员人工选定的请求进行强制反冲洗的滤池优先级要高于时间到反冲洗的滤池，这就需要将强制反冲洗的滤池插队排到时间到反洗请求的滤池之前，且多个强制反冲洗请求的滤池之间同样需要明确反冲洗顺序。
反冲洗排序只是满足反冲洗条件而未开始反冲洗的滤池参与，已开始反冲洗的滤池不参与排序，其反冲洗过程不受排序影响。
自动反冲洗
滤池的反冲洗一般采用气冲洗、气水联合冲洗、水冲洗的工艺步骤。
在气冲洗环节，滤池就地控制系统自动关闭进水阀与过滤出水阀，开启反洗进气阀与反洗排污阀，向集中管理控制系统发送开始气冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗风机，按工艺设定的时间运行后，发送气冲洗完成信号到前者。
就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动开启反洗进水阀，向后者发送开始气水联合冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗水泵，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗风机，同时发送气水联合冲洗完成信号到前者。
就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动关闭反洗进气阀，向后者发送开始水冲洗的请求，后者接受请求，开始计时，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗水泵，同时发送水冲洗完成信号到前者，前者接受命令，关闭反洗进水阀。
反冲洗结束后，滤池开始新的过滤周期，就地控制系统自动开始恒水位过滤控制。
5、结语
纤维滤池自动控制系统可成功实现恒水位过滤，自动排队反冲洗。滤池生产过程的全自动化和无人值守的实现，能大幅降低劳动强度，提高生产效率，保证滤池的出水水质。
【关键词】污水处理；纤维滤池；自动控制
近年来，纤维滤池在污水深度处理领域中得到了广泛的应用。但由于滤池设备较多，工艺繁杂，如果采用人工手动操作，操作强度非常大，且效率低下，很难达到理想的效果，而采用自动化控制技术，不但可以实现可靠、完善的控制，而且可以大幅减少劳动强度，有效降低能源消耗，从而达到降低处理成本的目的。
1、纤维滤池工艺简介
纤维滤池由池体、滤料、滤板、布水系统、布气系统、滤料密度调节装置、管道阀门、反洗水泵、反洗风机、电气控制系统等组成。
纤维滤池工艺主要由过滤和反冲洗两部分构成。当滤池过滤时间达到规定的时间，便需要对滤池进行反冲洗操作，以防滤板堵塞。
在一个中、大型的污水处理中，一般有多个滤池单元同时运行，这些处理单元既相互独立，又相互关联，为了确保良好的处理效果，各个处理单元之间必须协调运行。现举例说明如下。
某污水处理厂纤维过滤环节，包括1个反冲洗泵房和18个纤维滤池。反冲洗泵房反冲洗风机3台，反冲洗水泵2台。每个滤池设原水进水阀、过滤出水调节阀、反洗进气阀、反洗进水阀、反洗排水阀和超声波液位计1台。
每个滤池的过滤是独立进行的，而反洗风机与反洗水泵是18个滤池共用，只能反冲洗完一格滤池再反冲洗另外一格，不能同时反冲洗两格滤池，这就需要协调各个滤池的反冲洗顺序，以确保每个滤池在需要反冲洗时能尽可能快的进行反冲洗。
2、纤维滤池自动控制系统设计原则
纤维滤池阀门众多，容易因操作不当或阀门故障引起滤池满溢，从便于维护角度来考虑，需要在现场能對每格滤池进行直观的操作，可遵循“分散控制”的原则。
从滤池之间的反冲洗排序协调来考虑，需要能对各格滤池反洗工况进行排序协调和管理，可遵循“集中管理”的原则。
3、纤维滤池自动控制系统的组成
纤维滤池自动控制系统一般由上位监控显示系统、现场控制系统组成，后者又分为就地控制系统和集中管理控制系统。
上位监控显示系统
上位监控显示系统常设置于污水处理中央控制室，设工程师站计算机、操作员站计算机和数据服务器。
工程师站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于开发、运行、维护上位监控显示系统。
操作员站计算机采用Windows XP操作系统，组态监控软件采用iFIX 5.0运行版，用于运行上位监控显示系统。
数据服务器采用Windows 2000 Server操作系统与数据库Microsoft SQL 2000，组态监控软件采用iFIX 5.0开发版，用于保存历史数据，以及现场过程数据的采集。
上位监控显示系统接入厂区光纤工业以太环网。
上位监控显示系统可以直观的对每格滤池及反冲洗泵房的所有设备状态进行实时监控，跟踪各格滤池过滤及反冲洗工况，并为各格滤池快捷设置过滤及反冲洗工艺参数。
现场控制系统
反冲洗泵房设集中管理控制系统，采用稳定抗干扰能力强的可编程控制器PLC与人机界面HMI，上接厂区光纤工业以太环网。系统除对泵房反冲洗水泵、反冲洗风机状态与操作进行监控外，还对就地单个滤池控制系统的反洗工况进行排序协调以及自动反冲洗过程控制。
每格滤池设就地控制系统一套，采用稳定可靠的可编程控制器PLC与人机界面HMI，另采用支持环网的电口交换机，通过各就地控制系统网线互联，构成网线子环网，上接厂区光纤工业以太环网。系统对所在滤池的阀门状态与操作、液位高度进行监控并上传滤池反洗工况。
4、纤维滤池自动控制过程
恒水位过滤
纤维滤池的过滤过程可分为“手动”与“自动”两种控制方式。
“手动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统开启滤池进水阀，根据采集的滤池液位，调节过滤出水调节阀的开度，来保证滤池的水位保持在一定高度。
“自动”控制方式，通过在就地控制柜人机界面或上位监控显示系统直接选定“自动”模式，由程序自动控制滤池进水阀的打开，通过实时采集的滤池液位与固化在程序中的滤池设定水位的比较，采用PID控制自动调节过滤出水调节阀开度，以保证滤池液位在设定水位高度上下小幅波动。考虑到超声波液位计的检测速度，一般PID调节周期取大于1分钟。
反冲洗优先级及排序
一般情况下，纤维滤池的反冲洗请求类型分两类：过滤时间到反冲洗请求，强制反冲洗请求。后者的优先级要高于前者。
当滤池过滤时间超过工艺设定的最大过滤周期时，将由滤池就地控制系统向集中管理控制系统发送过滤时间到反冲洗请求。当多格滤池过滤时间均超过过滤周期且发送反冲洗请求，这就需要集中管理控制系统对发送了反冲洗请求的滤池进行排序，明确滤池的反冲洗顺序。
而由操作人员人工选定的请求进行强制反冲洗的滤池优先级要高于时间到反冲洗的滤池，这就需要将强制反冲洗的滤池插队排到时间到反洗请求的滤池之前，且多个强制反冲洗请求的滤池之间同样需要明确反冲洗顺序。
反冲洗排序只是满足反冲洗条件而未开始反冲洗的滤池参与，已开始反冲洗的滤池不参与排序，其反冲洗过程不受排序影响。
自动反冲洗
滤池的反冲洗一般采用气冲洗、气水联合冲洗、水冲洗的工艺步骤。
在气冲洗环节，滤池就地控制系统自动关闭进水阀与过滤出水阀，开启反洗进气阀与反洗排污阀，向集中管理控制系统发送开始气冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗风机，按工艺设定的时间运行后，发送气冲洗完成信号到前者。
就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动开启反洗进水阀，向后者发送开始气水联合冲洗的请求，后者接受请求，开启反冲洗水泵，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗风机，同时发送气水联合冲洗完成信号到前者。
就地控制系统接受集中管理控制系统命令，自动关闭反洗进气阀，向后者发送开始水冲洗的请求，后者接受请求，开始计时，按工艺设定的时间运行后，关闭反冲洗水泵，同时发送水冲洗完成信号到前者，前者接受命令，关闭反洗进水阀。
反冲洗结束后，滤池开始新的过滤周期，就地控制系统自动开始恒水位过滤控制。
5、结语
纤维滤池自动控制系统可成功实现恒水位过滤，自动排队反冲洗。滤池生产过程的全自动化和无人值守的实现，能大幅降低劳动强度，提高生产效率，保证滤池的出水水质。