申请日2001.11.16
公开(公告)日2002.07.17
IPC分类号B01D24/22; B01D36/00
摘要
本发明是双阀滤池智能化控制水处理系统。是由电动与/或气动阀门和虹吸系统组成控制系统管廊,利用滤池的水头损失和运行时间的运行参数来实现双阀滤池智能化控制水处理系统。滤池单元上部设置U形进水虹吸管路和排水虹吸管路,在进水虹吸管路和排水虹吸管路的上部设置触点电极以及并联设置抽真空气动阀和破坏真空气动阀。高低压真空容器的真空按程序形成后,即可使进水虹吸、排水虹吸完成实现滤池的进水和排水的自动控制。无需采用人工手动操作,尤其是大型水厂可分成多个单元滤池的净水厂,既能保证水质安全又无须耗费大量的人力和物力,可广泛的应用双阀滤池。各项指标均符合《室外集水设计规范》GBJ 13-86中各项规定指标的要求。
権利要求書
1、一种双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是在于由电动与/或气动 阀门和虹吸系统组成控制系统管廊，可设置若干个滤池单元;吸取清水渠道 (14)部位处设置自动冲洗泵(15)，自动冲洗泵(15)的吸水端插入清水 渠道(14)内，自动冲洗泵(15)的出水端与冲洗高位罐(12)相连接，高 位反冲洗水罐(12)的底部与冲洗阀门(11)相连接，冲洗阀门(11)与滤 池单元(1)的底部相连接，冲洗高位罐(12)内部设置带远传液位指示计(13); 自动冲洗泵(15)的控制开关经自动冲洗控制盘(16)和带远传液位指示计 (13)输入滤池单元远距离控制操作台(22)及集中控制盘(23)和检测显 示盘(24)内，再进入滤站远程控制站(26);自动真空泵(17)、高低压 真空容器(18)和电磁阀箱(9)连接进水虹吸管路(3)和排水虹吸管路(6); 高低压真空容器(18)的下部为高压真空室(28)，高压真空室(28)与高 压真空管(29)相连接，高压真空管(29)插入冲洗滤池排水总渠(34)内; 电极水位指示仪(30)的底部与高低压真空容器(18)下部的高压真空室(28) 的底部相连接，电极水位指示仪(30)的上部与高低压真空容器(18)的中 部相连接;自动空压机(20)与电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)相连接， 自动空压机(20)与自动空压机控制盘(21)相联接，自动空压机控制盘(21) 与滤站远程控制站(26)相联接;滤池单元(1)的一侧上部设置U形进水虹 吸管路(3)，进水虹吸管路(3)一端插入滤池来水总渠(37)，滤池单元 (1)与滤池来水总渠(37)相连接，进水虹吸管路(3)的另一端插入进水 虹吸管路水封槽(38)内，进水虹吸管路水封槽(38)的底部设置滤池进水 导水管(5)，滤池进水导水管(5)的一端插入滤池单元(1)内，进水虹吸 管路(3)的上部设置触点电极(4)，进水虹吸管路(3)的上端部并联设置 抽真空气动阀(35)和破坏真空气动阀(36)，抽真空气动阀(35)与高低 压真空容器(18)相连接;滤池单元(1)的另一侧上部设置U形排水虹吸管 路(6)，排水虹吸管路(6)的一端插入滤池单元(1)的排水虹吸管水封槽 (33)内，排水虹吸管路(6)的另一端插入冲洗滤池排水总渠(34)内，排 水虹吸管路(6)的上部设置触点电极(4)，排水虹吸管路(6)的上端部并 联设置抽真空气动阀(35)和破坏真空气动阀(36)，抽真空气动阀(35) 和破坏真空气动阀(36)与高低压真空容器(18)相连接。
2、根据权利要求1所述的双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是在 于滤池单元(1)下部设置过滤水阀门(10)，过滤水阀门(10)与清水渠道 (14)相连接，使清水渠道(14)与滤池单元(1)相连通，清水渠道(14) 处的部位设置自动冲洗泵(15)，自动冲洗泵(15)的吸水端插入清水渠道 (14)内，自动冲洗泵(15)的出水端与冲洗高位罐(12)相连接，高位反 冲洗水罐(12)的底部与冲洗阀门(11)相连接，冲洗阀门(11)与滤池单 元(1)的底部相连接，冲洗高位罐(12)内设置带远传液位指示计(13); 抽真空气动阀(35)和破坏真空气动阀(36)的控制开关与电磁阀箱(9)相 联接，电磁阀箱(9)与滤池单元远距离控制操作台(22)相连接;过滤水阀 门(10)的控制开关和冲洗阀门(11)的控制开关与滤池单元远距离控制操 作台(22)相联接;自动冲洗泵(15)的控制开关与自动冲洗泵控制盘(16) 相联接，自动冲洗泵控制盘(16)与反冲洗泵远程控制台(23)相联接;自 动真空泵(17)的控制开关与真空系统控制盘(19)相联;自动空压机(20) 的控制开关与自动空压机控制盘(21)相联接;带远传液位指示计(13)、 真空系统控制盘(19)、自动空压机控制盘(21)、滤池单元远距离控制操 作台(22)、辅助设施远程检测指示盘(24)和检测仪表远程指示盘(25) 与滤站远程控制站(26)相联接。
3、根据权利要求1、2所述的双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是 在于运行程序控制参数设定为滤池单元运行时间(T)与/或滤池单元运行的水 头损失(H)值作为运行控制指令参数输入控制站，逻辑顺序控制冲洗程序模 式采用定期冲洗与/或集中冲洗方式输入控制站;高低压真空容器(18)的高 压真空室(28)和低压真空室(7)内为大气压状态，启动自动真空泵(17) 抽真空，高低压真空容器(18)的高压真空室(28)内真空度增大，低压真 空室(7)亦随之增大，高低压真空容器(18)内形成真空负压，冲洗滤池排 水总渠(34)内的水位在高压真空管路(29)内升高，低压真空室(7)形成 真空度控制值，自动真空泵(17)再继续抽真空，只增大高压真空室(28) 的真空度值，水流由高压真空管(29)吸入，直到高压真空室(28)内真空 度控制值由电极水位指示仪(30)检出后停止自动真空泵(17)的运行，循 环往复运行。
4、根据权利要求1、2所述的双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是 在于自动真空泵(17)运转与高低压真空容器(18)的真空压形成闭环自动 控制，检测高低压真空容器(18)内的水位，使高低压真空容器(18)内的 真空压保持一定的真空压范围，高低压真空容器(18)安装电极水位指示仪 (30)进行检测水位;电极水位指示仪(30)的“着水、离水”信号自动地 使自动真空泵(17)启动—运转—停止以及连锁真空气动阀(27)的开启和 关闭，可使进水虹吸管路(3)和排水虹吸管路(6)对滤池单元(1)的进水 和排水。
5、根据权利要求1、2所述的双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是 在于逆动作破坏真空气动阀(36)(给气时开启)，正动作抽真空气动阀(35) (给气时关闭)，当电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)无励磁时，[1]-[2]路 和[1]-[3]路为关闭，[2]-[3]路为开启;则不供给抽真空气动阀(35)和破坏 真空气动阀(36)空气时，破坏真空气动阀(36)为开启，抽真空气动阀(35) 为关闭，进水虹吸管路(3)与高低压真空容器(18)相连通，进水虹吸管路 (3)形成进水虹吸;滤池来水总渠(37)的水由进水虹吸管路(3)进入进 水虹吸管路水封槽(38)，在经滤池进水导水管(5)进入滤池单元(1)内; 当电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)有励磁时，[1]-[2]路为开启，[1]-[3] 路和[2]-[3]路为关闭，给抽真空气动阀(35)和破坏真空气动阀(36)供气， 破坏真空气动阀(36)开启，抽真空气动阀(35)关闭;进水虹吸管路(3) 与空气相通，并与高低压真空容器(18)断开，进水虹吸被破坏，进水停止， 抽真空气动阀(35)逆动作气动阀(给气时开启)，破坏真空气动阀(36)正动 作气动阀(给气时关闭)，当电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)无励磁时，[1]-[2] 和[1]-[3]路为关闭，[2]-[3]路为开启;排除抽真空气动阀(35)和破坏真空 气动阀(36)的空气，破坏真空气动阀(36)为开启和抽真空气动阀(35) 为关闭;排水虹吸管路(6)与空气相通，并与高低压真空容器(18)断开， 排水虹吸被破坏;当电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)被励磁时，[1]-[2] 路为开启，[1]-[3]、[2]-[3]路为关闭，与高低压真空容器(18)相联通;经 高低真空容器(18)由电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)使进水虹吸管路(3) 上的破坏真空气动阀(36)关闭，开启抽真空气动阀(35)开始抽真空，进 水虹吸管路(3)形成真空;进水虹吸管路(3)上的触点电极(4)发出信号， 滤池来水总渠(37)的水经进水虹吸管路(3)进入滤池单元(1)内，打开 过滤水阀门(10)滤池单元(1)开始运行。
6、根据权利要求1、2所述的双阀滤池智能化控制水处理系统，其特征是 在于滤池单元(1)运行的状态由液位计(2)检测指示，当运行到达到设定 时间与/或达到滤池单元(1)的水头损失设定值时，现场滤池单元控制台(22) 接受和发送到滤站远程控制站(26)进行冲洗滤池单元(1)，经高低压真空 容器(18)由电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)关闭抽真空气动阀(35)， 打开破坏真空气动阀(36)、进水虹吸管路(3)进入空气，破坏进水虹吸停 止进水;滤池单元(1)内水位下降达到设定值，在液位计(2)发出信号的 同时判断高位冲洗罐(12)的水位，经带远传液位指示计(13)指示冲洗， 关闭过滤水阀门(10)，气动排水虹吸管路(6)的抽真空气动阀(35)和破 坏真空气动阀(36);经高低压真空容器(18)由电磁阀箱(9)的三通电磁 阀(31)，关闭破坏真空气动阀(36)，打开抽真空气动阀(35)时排水虹吸 管路(6)形成真空，触点电极(4)发出信号启动排水虹吸管路(6)，打开 冲洗水阀门(11)，对滤池单元(1)进行冲洗5～7分钟，关闭冲洗水阀门(11)， 又经高低压真空容器(18)由电磁阀箱(9)的三通电磁阀(31)关闭抽真空 气动阀(35)，打开破坏真空气动阀(36)与大气相连通，使排水虹吸管路(6) 进入空气，停止冲洗，又进入滤池单元(1)重新启动。
说明书
双阀滤池智能化控制水处理系统
本发明涉及一种水处理的过滤系统，特别涉及一种双阀滤池智能化控制水 处理系统。
目前，滤池是净水厂工艺过程中最关键的设施，被称之为水处理过程中的 心脏。综观当今世界各国的净水厂仍采用最普遍和最常用的重力式过滤池 型。双阀滤池即属于重力式过滤池的一种形式，这种双阀滤池是我国科技人 员70年代借鉴四阀滤池和虹吸滤池的特点，把进水(源水)和排水改用虹吸 从而构成了双阀、双虹吸滤池，即简称双阀滤池。鉴于双阀滤池具有结构简 单、控制虹吸的阀门小型化，从而操作灵活、节约投资，故此，双阀滤池被 广泛的应用。
双阀滤池是由电动与/或气动阀门和虹吸系统组成控制系统管廊，均采用 人工手动操作，这样就不能使双阀滤池按所理想的状态实现运行的最佳化。 尤其是大型水厂即规模为10万m3水/日或10万m3水/日以上，分成多个单元 滤池的净水厂仍停留在人工手动操作的状况，既不能保证水质安全亦须耗费 大量的人力和物力与时代的要求距离越拉越大，从而限制和约束了双阀滤池 的使用和发展。
本发明的目的就是为解决上述双阀滤池运行中存在的问题，提供一种利用 滤池的水头损失和运行时间这两个最关键的运行参数来实现双阀滤池智能化 控制水处理系统。
本发明是双阀滤池智能化控制水处理系统是由电动与/或气动阀门和虹吸 系统组成控制系统管廊，可设置若干个滤池单元，分为三个阶段进行： 第一阶段是现场控制，在现场可以对滤池的电动阀门、真空气动阀门和辅 助设备(真空泵、反冲洗泵、空压机)执行元件在现场实现就地独立操作。
第二阶段是远距离控制，把单个滤池单元及辅助设备的执行元件进入逻辑 性远距离现场的滤池操作台上进行单个滤池单元检测及操作。
第三阶段是集中智能化控制，即把单个滤池单元集中到控制站，实现检 测、记录及智能化的网络顺序控制。
控制模式符合并超过《室外给水设计规范》GBJ 13-86中各项规定指标的 要求，填补了国家的空白，如图1、图4所示。
运行程序控制参数设定为滤池单元运行时间(T)和滤池单元运行的水头 损失(H)值作为运行控制指令参数，将这两个值任选其一输入控制站即可实 现智能化顺序控制。
逻辑顺序控制冲洗程序模式采用定期冲洗和集中冲洗两种，任选其中一种 输入控制站即可实现逻辑顺序控制的冲洗。
当若干个滤池选用定期冲洗时，冲洗周期时间设定为n(n=24小时)小时 的条件下，则从第一个滤池单元的冲洗开始到下一个滤池单元冲洗开始顺序 控制时间的间隔计算公式为：
T=24÷N(N=滤池单元个数，如=6个)
=24÷6=4小时
定期冲洗顺序控制时间及逻辑关系如图2所示。
当若干个滤池选用集中冲洗时，冲洗时间设定为5～7分钟，准备时间的间 隔时间X=5～15分钟，从第一号滤池单元到N(N=6)号滤池单元的集中冲洗 时间计算公式为：
T=(5～7)×6+(5～15)×(6-1)
=5×6+5×5=55分钟 (1)
=7×6+15×5=117分钟 (2)
则在55～117分钟时间内完成全部冲洗。集中冲洗顺序控制时间及逻辑关 系如图3所示。
冲洗系统是由冲洗泵15、高位反冲洗罐12组成，吸取清水渠道14部位处 设置自动冲洗泵15，自动冲洗泵15的吸水端插入清水渠道14内，自动冲洗 泵15的出水端与冲洗高位罐12相连接，高位反冲洗水罐12的底部与冲洗阀 门11相连接，冲洗阀门11与滤池单元1的底部相连接，冲洗高位罐12内部 设置冲洗高位罐带远传液位指示13。并将其控制开关经自动冲洗控制盘16和 检测液位计13输入滤池单元远距离控制操作台22及集中控制盘23和检测显 示盘24内，再进入滤站远程控制站26。经过自动空压机20由自动空压机控 制盘21进行操作并恒定到设定的气压值连接电磁阀箱9输入检测显示盘24、 滤站远程控制站26内进行控制进水虹吸管路3和排水虹吸管路6上的抽真空 气动阀35和破坏真空气动阀36。真空系统是由自动真空泵17、高低压真空 容器18和电磁阀箱9连接进水虹吸管路3和排水虹吸管路6。真空装置的真 空形成是滤池实现自动控制的关键。
真空形成可按以下阶段进行：
第一阶段：高低压真空容器18的高压真空室28和低压真空室7内为大气 压状态;
第二阶段：自动真空泵17启动抽真空，伴随着高低压真空容器18的高压 真空室28内真空度增大，低压真空室7亦随之增大，由于高低压真空容器18 内形成真空负压，冲洗滤池排水总渠34内的水位在高压真空管路29内升高， 当水位达到H1m时，低压真空室7的真空度控制值即形成，自动真空泵17再 继续抽真空，只增大高压真空室28的真空度值，水流由高压真空管29吸入， 直到高压真空室28内真空度控制值由电极水位指示仪30检出后即停止自动 真空泵17的运行，循环往复运行则实现真空系统闭环控制;
第三阶段：低压真空室7的低压真空管8被水封住，形成低压真空室7， 真空压为Vp=-H1mAq;
第四阶段：高压真空室28的真空上升，真空压为Vp=-H2mAq：
第五阶段：高压真空室28达到设计水位，真空压为Vp=-H3mAq;真空 形成，自动真空泵17停止运行。
这样，高真空室内的真空压转换成了高低压真空容器18内或高真空管路 29内的水位与冲洗排水总渠34水位的水位差。所以，高压真空室28内的真 空压越低，水位越靠下。相反，真空压越高，水位越靠上。此时，进水虹吸 管路3被抽真空，进水虹吸管路3内的水位上升，当到达水位H1m时，空气 停止流动，进水虹吸管路3形成真空。
由于进水虹吸的动作，使得高压真空室28内的真空压下降，此时高低压 真空容器18内的水位当达到一定水位以下时，自动真空泵17开始动作，恢 复水位。外部水位之外继续下降，而高低压真空容器18内的水位上升，到达 所设定的水位时，自动真空泵17停止，排水虹吸管路6形成排水虹吸。此时 水位为H4m。自动真空泵17运转与高低压真空容器18的真空压形成闭环自 动控制。检测高低压真空容器18内的水位，使高低压真空容器18内的真空 压保持一定的真空压范围。高低压真空容器18安装电极液位计30进行检测 水位。根据电极水位指示仪30的“着水、离水”信号自动地使自动真空泵17 启动—运转—停止以及连锁真空气动阀27的开启和关闭。高低压真空容器18 的真空操作按程序形成后，即可使进水虹吸管路3和排水虹吸管路6实现滤 池单元1的进水和排水的自动控制。如图1、图4、图5、图8所示。
高低压真空容器18的下部为高压真空室28，高压真空室28与高压真空管 29相连接，高压真空管29插入冲洗滤池排水总渠34内。电极水位指示仪30 的底部与高低压真空容器18下部的高压真空室28的底部相连接，电极水位 指示仪30的上部与高低压真空容器18的中部相连接。自动空压机20与电磁 阀箱9的三通电磁阀31相连接，自动空压机20与自动空压机控制盘21相联 接，自动空压机控制盘21与滤站远程控制站26相联接。如图1、图4、图5、 图8所示。
高低压真空容器18形成真空后即可使进水虹吸管路3和排水虹吸管路6 实现滤池单元1进水虹吸和排水虹吸的智能化自动控制。
滤池单元1的一侧上部设置U形进水虹吸管路3，进水虹吸管路3一端插 入滤池来水总渠37，滤池单元1与滤池来水总渠37相连接，进水虹吸管路3 的另一端插入进水虹吸管路水封槽38内，进水虹吸管路水封槽38的底部设 置滤池进水导水管5，滤池进水导水管5的一端插入滤池单元1内，进水虹吸 管路3的上部设置触点电极4，进水虹吸管路3的上端部并联设置抽真空气动 阀35和破坏真空气动阀36，抽真空气动阀35与高低压真空容器18相连接， 如图1、图4、图6、图8所示。
逆动作破坏真空气动阀36(给气时开启)，正动作抽真空气动阀35(给 气时关闭)。当电磁阀箱9的三通电磁阀31无励磁时，[1]-[2]路和[1]-[3] 路为关闭，[2]-[3]路为开启。则不供给抽真空气动阀35和破坏真空气动阀 36空气时，破坏真空气动阀36为关闭，抽真空气动阀35为开启，进水虹吸 管路3与高低压真空容器18相连通，进水虹吸管路3形成进水虹吸，此时水 位以达到H1m。滤池来水总渠37的水由进水虹吸管路3进入进水虹吸管路水 封槽38，在经滤池进水导水管5进入滤池单元1内。当电磁阀箱9的三通电 磁阀31有励磁时，[1]-[2]路为开启，[1]-[3]路和[2]-[3]路为关闭，给抽真 空气动阀35和破坏真空气动阀36供气。则破坏真空气动阀36开启，抽真空 气动阀35关闭。
