阅读说明：本技术 一种机械加速澄清池全自动运行控制系统与控制方法 (Full-automatic operation control system and control method for mechanical acceleration clarification tank ) 是由 李海洋 邓宇强 唐国瑞 叶智 程家庆 祁东东 王冬梅 冀雪妮 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机械加速澄清池全自动运行控制系统与控制方法。本发明中PLC控制柜分别与排泥电动阀、污泥取样真空泵、污泥沉降比测量仪、微型高压冲洗水泵、污泥取样管反冲洗电动阀、电动阀、超声波流量计和在线浊度计连接,排泥电动阀安装在澄清池上,污泥取样真空泵与污泥取样缓冲箱连接,污泥沉降比测量仪与高清成像仪连接,污泥取样缓冲箱、微型高压冲洗水泵和污泥取样管反冲洗电动阀均与污泥沉降比测量筒连接,在线浊度计与出水母管取样阀连接,出水母管取样阀与澄清池出水管道连接,电动阀、手动球阀和超声波流量计均安装在澄清池进水管道上,污泥沉降比测量筒、澄清池出水管道和澄清池进水管道均与澄清池连接。(The invention relates to a full-automatic operation control system and a full-automatic operation control method for a mechanical acceleration clarification tank. In the invention, a PLC control cabinet is respectively connected with a sludge discharge electric valve, a sludge sampling vacuum pump, a sludge settlement ratio measuring instrument, a micro high-pressure flushing water pump, a sludge sampling pipe back-flushing electric valve, an ultrasonic flowmeter and an online turbidimeter, the sludge discharge electric valve is arranged on a clarification tank, the sludge sampling vacuum pump is connected with a sludge sampling buffer tank, the sludge settlement ratio measuring instrument is connected with a high-definition imager, the sludge sampling buffer tank, the micro high-pressure flushing water pump and the sludge sampling pipe back-flushing electric valve are all connected with a sludge settlement ratio measuring cylinder, the online turbidimeter is connected with a water outlet main pipe sampling valve, the water outlet main pipe sampling valve is connected with a clarification tank water outlet pipeline, an electric valve, a manual ball valve and an ultrasonic flowmeter are all installed on a clarification tank water inlet pipeline, and a sludge settlement ratio measuring cylinder, the clarification tank water outlet pipeline and a clarification tank water inlet pipeline are all connected with the clarification tank.)

一种机械加速澄清池全自动运行控制系统与控制方法

技术领域

本发明涉及一种机械加速澄清池全自动运行控制系统与控制方法，属于机械加速澄清池运行技术领域。

背景技术

混凝澄清处理是原水预处理的关键步骤，机械加速澄清池是实现混凝澄清处理过程的核心设备种类之一，在给水处理领域内应用广泛。在混凝澄清工艺中，进水流量、出水浊度、污泥沉降比、加药量和叶轮转速等都是关键参数，其中进水流量、加药量和叶轮转速都相对固定，在生产实际中容易控制，不会出现较大偏差。但对于污泥沉降比，没有成熟的仪器设备进行实时监测，导致澄清池第二反应区污泥沉降比波动范围大，出水浊度受到影响，经常出现超标的情况。

目前污泥沉降比以人工取样分析法为主，取样过程也会对测量结果产生干扰。因为取样频繁，现场测量时间较长，很多水处理项目都未按照标准要求进行污泥沉降比取样分析工作。运行过程中，排泥仅靠肉眼观察和经验判断，往往出现排泥不及时或者排泥过多的情况，导致出水浊度超标。

目前水处理现场多采用基于散射光式、 透射光式或透射散射光式测量原理的在线浊度计进行出水浊度监测，浊度计可以进行单点或多点标准溶液校准，确保测量准确性。但多数在线浊度计的取样管路和测量池存在堵塞或污染的问题，影响浊度计内部光的传输和接收，导致出水浊度测量存在较大误差。

目前水处理澄清池排泥主要是人工控制，排泥阀门为手动开启机械阀门、远程控制电动阀门或就地控制电动阀门，但排泥与否需要运行人员介入，排泥时间长短也仅依据运行经验，经常出现排泥过度，导致污泥沉降比迅速降低，进而影响出水浊度。结合污泥沉降比测量值，实现排泥阀门自动开启，排泥时间自动判断对于现场运行意义重大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，可以实时监测进水流量、出水浊度和污泥沉降比等参数，可以自动排泥调节污泥沉降比，保证出水浊度的机械加速澄清池全自动运行控制系统与控制方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该机械加速澄清池全自动运行控制系统，包括进水流量测量调节装置、出水浊度监测装置、污泥沉降比测量装置、自动排泥装置、PLC控制柜、澄清池出水管道、澄清池进水管道和澄清池，其结构特点在于：

所述进水流量测量调节装置包括电动阀、手动球阀和超声波流量计，所述出水浊度监测装置包括出水母管取样阀和在线浊度计，所述污泥沉降比测量装置包括污泥取样真空泵、污泥取样缓冲箱、污泥沉降比测量仪、微型高压冲洗水泵、高清成像仪、污泥沉降比测量筒、污泥取样管反冲洗电动阀、污泥取样缓冲箱排空电动阀和污泥取样缓冲箱对空电动阀，所述自动排泥装置包括排泥电动阀和排泥泵；

所述PLC控制柜分别与排泥电动阀、污泥取样真空泵、污泥沉降比测量仪、微型高压冲洗水泵、污泥取样管反冲洗电动阀、电动阀、超声波流量计和在线浊度计连接，所述排泥电动阀安装在澄清池上，所述污泥取样真空泵与污泥取样缓冲箱连接，所述污泥沉降比测量仪与高清成像仪连接，所述污泥取样缓冲箱、微型高压冲洗水泵和污泥取样管反冲洗电动阀均与污泥沉降比测量筒连接，所述在线浊度计与出水母管取样阀连接，所述出水母管取样阀与澄清池出水管道连接，所述电动阀、手动球阀和超声波流量计均安装在澄清池进水管道上，所述污泥沉降比测量筒、澄清池出水管道和澄清池进水管道均与澄清池连接。

进一步地，所述排泥泵与澄清池连接，所述污泥取样缓冲箱排空电动阀和污泥取样缓冲箱对空电动阀均与污泥取样缓冲箱连接。

进一步地，所述污泥沉降比测量装置还包括反冲洗装置。

进一步地，本发明的另一个技术目的在于提供一种机械加速澄清池全自动运行控制系统的控制方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种机械加速澄清池全自动运行控制系统的控制方法，其特点在于：所述控制方法如下：

（一）、电动阀、手动球阀和超声波流量计均安装在澄清池进水管道上，手动球阀位于电动阀和超声波流量计之间，手动球阀与电动阀和超声波流量计之间均相隔5倍管径，超声波流量计沿着澄清池进水管道逆流方向10倍管径距离内不能有压力表或变径；

（二）、正常运行时，手动球阀保持常开作为备用，电动阀根据PLC控制柜信号调节开度，当进水流量超出预设范围时，首先由电动阀根据信号进行调节，如果电动阀调节无法满足要求，人工调节手动球阀；

（三）、在线浊度计取样点位于澄清池出水管道上，取样管采用不透明的塑料管，塑料管两端采用快插接口与澄清池出水管道和在线浊度计进水口连接，以方便快速更换，塑料管长度要求小于1米；

（四）、在线浊度计测量池为流通式比色管，比色管底部安装有超声波换能器，定期对比色管进行超声波清洗，保证比色管内部始终处于清洁状态；

（五）、污泥沉降比测量装置从澄清池的第二反应区取样，取样采用真空负压抽取的方式，避免破坏絮凝体；

（六）、完成第二反应区污泥水样取样后，系统开始计时，待污泥沉降5min后，PLC控制柜给高清成像仪发出指令进行拍照，然后由污泥沉降比测量仪对照片进行解析，并根据污泥沉降比测量仪内置分析模型给出沉降比测量值；

（七）、沉降比测量完成后，污泥取样管反冲洗电动阀开启，澄清池出水管道在压力作用下对污泥沉降比测量筒和取样管路进行反冲洗，避免对下一次测量造成影响，待冲洗完成后进行下一个取样流程；

（八）、当系统运行一段时间后，污泥沉降比测量筒内壁会有污泥附着，当达到一定程度时会影响拍照，无法清晰的看到泥水分界线，此时可以人工启动微型高压冲洗水泵对污泥沉降比测量筒内壁进行高压冲洗；

（九）、自动排泥装置由排泥泵和排泥电动阀两部分组成，其中排泥泵由澄清池底部斜面区排泥，排泥电动阀由澄清池底部排泥，正常运行时，以排泥泵排泥为主，当运行一段时间后，由澄清池底部排除老化污泥；

（十）、排泥泵和排泥电动阀的启停开关受PLC控制柜控制，排泥泵启停由污泥沉降比测量值决定，排泥电动阀由预设时间决定开关；

（十一）、排泥泵运行周期由现场试验确定。

进一步地，所述（五）中，测量时，首先将污泥取样缓冲箱排空电动阀、污泥取样缓冲箱对空电动阀和污泥取样管反冲洗电动阀关闭，污泥取样真空泵开启，在负压的作用下污泥水样被抽进污泥沉降比测量筒和污泥取样缓冲箱，当污泥取样缓冲箱内液位控制浮子动作时，污泥取样真空泵关闭，污泥取样缓冲箱对空电动阀和污泥取样缓冲箱排空电动阀开启，此时，污泥取样缓冲箱内污泥水样被排空，污泥沉降比测量筒内污泥水样保留，完成取样过程。

进一步地，所述（十一）中，排泥泵运行周期为10min。

进一步地，机械加速澄清池全自动运行控制系统内所有电动阀、泵和测量仪器全部用信号线接入PLC控制柜，PLC控制柜根据内置程序给电动阀和泵发出指令，从而实现系统全自动运行。

相比现有技术，本发明具有以下优点：在机械加速澄清池工艺参数优化调整的基础上，以进水流量和污泥沉降比作为澄清池自动运行控制信号。当进水流量偏离控制值时，进水流量调节装置自动动作将流量调节至预设值。污泥沉降比测量装置实时测量澄清池第二反应区污泥沉降比，当污泥沉降比偏离控制范围时，自动排泥装置启动；当污泥沉降比合格时，自动排泥装置停运。在自动调节进水流量、自动测量污泥沉降比和自动排泥的基础上，实现了机械加速澄清池的全自动运行。

附图说明

图1是本发明实施例的机械加速澄清池全自动运行控制系统的连接关系示意图。

图中：PLC控制柜1、排泥电动阀2、排泥泵3、污泥取样真空泵4、污泥取样缓冲箱5、污泥沉降比测量仪6、微型高压冲洗水泵7、高清成像仪8、污泥沉降比测量筒9、污泥取样管反冲洗电动阀10、电动阀11、手动球阀12、超声波流量计13、出水母管取样阀14、在线浊度计15、污泥取样缓冲箱排空电动阀16、污泥取样缓冲箱对空电动阀17、澄清池出水管道18、澄清池进水管道19、澄清池20。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的机械加速澄清池全自动运行控制系统，包括进水流量测量调节装置、出水浊度监测装置、污泥沉降比测量装置、自动排泥装置、PLC控制柜1、澄清池出水管道18、澄清池进水管道19和澄清池20；进水流量测量调节装置包括电动阀11、手动球阀12和超声波流量计13，出水浊度监测装置包括出水母管取样阀14和在线浊度计15，污泥沉降比测量装置包括反冲洗装置、污泥取样真空泵4、污泥取样缓冲箱5、污泥沉降比测量仪6、微型高压冲洗水泵7、高清成像仪8、污泥沉降比测量筒9、污泥取样管反冲洗电动阀10、污泥取样缓冲箱排空电动阀16和污泥取样缓冲箱对空电动阀17，自动排泥装置包括排泥电动阀2和排泥泵3。

本实施例中的PLC控制柜1分别与排泥电动阀2、污泥取样真空泵4、污泥沉降比测量仪6、微型高压冲洗水泵7、污泥取样管反冲洗电动阀10、电动阀11、超声波流量计13和在线浊度计15连接，排泥电动阀2安装在澄清池20上，污泥取样真空泵4与污泥取样缓冲箱5连接，污泥沉降比测量仪6与高清成像仪8连接，污泥取样缓冲箱5、微型高压冲洗水泵7和污泥取样管反冲洗电动阀10均与污泥沉降比测量筒9连接，在线浊度计15与出水母管取样阀14连接，出水母管取样阀14与澄清池出水管道18连接，电动阀11、手动球阀12和超声波流量计13均安装在澄清池进水管道19上，污泥沉降比测量筒9、澄清池出水管道18和澄清池进水管道19均与澄清池20连接，排泥泵3与澄清池20连接，污泥取样缓冲箱排空电动阀16和污泥取样缓冲箱对空电动阀17均与污泥取样缓冲箱5连接。

本实施例中的机械加速澄清池全自动运行控制系统的控制方法，如下：

（一）、电动阀11、手动球阀12和超声波流量计13均安装在澄清池进水管道19上，手动球阀12位于电动阀11和超声波流量计13之间，手动球阀12与电动阀11和超声波流量计13之间均相隔5倍管径，超声波流量计13沿着澄清池进水管道19逆流方向10倍管径距离内不能有压力表或变径。

（二）、正常运行时，手动球阀12保持常开作为备用，电动阀11根据PLC控制柜1信号调节开度，当进水流量超出预设范围时，首先由电动阀11根据信号进行调节，如果电动阀11调节无法满足要求，人工调节手动球阀12。

（三）、在线浊度计取样点位于澄清池出水管道18上，取样管采用不透明的塑料管，塑料管两端采用快插接口与澄清池出水管道18和在线浊度计15进水口连接，以方便快速更换，塑料管长度要求小于1米。

（四）、在线浊度计测量池为流通式比色管，比色管底部安装有超声波换能器，定期对比色管进行超声波清洗，保证比色管内部始终处于清洁状态。

（五）、污泥沉降比测量装置从澄清池20的第二反应区取样，取样采用真空负压抽取的方式，避免破坏絮凝体。

（六）、完成第二反应区污泥水样取样后，系统开始计时，待污泥沉降5min后，PLC控制柜1给高清成像仪8发出指令进行拍照，然后由污泥沉降比测量仪6对照片进行解析，并根据污泥沉降比测量仪6内置分析模型给出沉降比测量值。

（七）、沉降比测量完成后，污泥取样管反冲洗电动阀10开启，澄清池出水管道18在压力作用下对污泥沉降比测量筒9和取样管路进行反冲洗，避免对下一次测量造成影响，待冲洗完成后进行下一个取样流程。

（八）、当系统运行一段时间后，污泥沉降比测量筒9内壁会有污泥附着，当达到一定程度时会影响拍照，无法清晰的看到泥水分界线，此时可以人工启动微型高压冲洗水泵7对污泥沉降比测量筒9内壁进行高压冲洗。

（九）、自动排泥装置由排泥泵3和排泥电动阀2两部分组成，其中排泥泵3由澄清池20底部斜面区排泥，排泥电动阀2由澄清池20底部排泥，正常运行时，以排泥泵3排泥为主，当运行一段时间后，由澄清池20底部排除老化污泥。

（十）、排泥泵3和排泥电动阀2的启停开关受PLC控制柜1控制，排泥泵3启停由污泥沉降比测量值决定，排泥电动阀2由预设时间决定开关。

（十一）、排泥泵3运行周期由现场试验确定，排泥泵3运行周期为10min。

本实施例中的所述（五）中，测量时，首先将污泥取样缓冲箱排空电动阀16、污泥取样缓冲箱对空电动阀17和污泥取样管反冲洗电动阀10关闭，污泥取样真空泵4开启，在负压的作用下污泥水样被抽进污泥沉降比测量筒9和污泥取样缓冲箱5，当污泥取样缓冲箱5内液位控制浮子动作时，污泥取样真空泵4关闭，污泥取样缓冲箱对空电动阀17和污泥取样缓冲箱排空电动阀16开启，此时，污泥取样缓冲箱5内污泥水样被排空，污泥沉降比测量筒9内污泥水样保留，完成取样过程。

本实施例中的机械加速澄清池全自动运行控制系统内所有电动阀、泵和测量仪器全部用信号线接入PLC控制柜1，PLC控制柜1根据内置程序给电动阀和泵发出指令，从而实现系统全自动运行。

通过超声波流量计13、手动球阀12和电动阀11控制进水流量；采用在线浊度计15和污泥沉降比测量仪6实时监控澄清池运行状态；通过污泥沉降比测量仪6、排泥泵3和排泥电动阀2控制污泥沉降比；在PLC控制柜1上进行信号处理和指令输出，实现澄清池全自动运行。

通过在澄清池进水管道19上安装超声波流量计13，对进水流量进行实时监测并将测量结果传输至PLC控制柜1，PLC控制柜1根据流量测量值实时自动调节进水电动阀11的开度，保证进水流量维持在合理的范围内。

通过在澄清池出水管道18上安装在线浊度计15，对浊度进行实时监测并将测量结果传输至PLC控制柜1，PLC控制柜1根据出水浊度值判断全自动控制系统的运行情况。

通过污泥取样真空泵4抽取澄清池20第二反应区水样，对第二反应区的污泥沉降比进行测量，测量结果传输至PLC控制柜1，PLC控制柜1根据污泥沉降比测量值自动判断是否需要进行排泥。

当处于沉降比测量状态时，污泥取样管反冲洗电动阀10打开，利用澄清池20进水对管道进行冲洗，确保取样管道始终处于干净状态，不会对沉降比测量造成影响。

每24h，微型高压冲洗水泵7开启，伸缩式高压冲洗旋转喷头对沉降比测量筒内壁进行高压冲洗，确保内壁无污泥附着，以免影响沉降比测量。

在澄清池20底部安装排泥电动阀2和排泥泵3，依据PLC控制柜1信号进行排泥电动阀2开度调整和排泥泵3开启，从而将污泥沉降比控制在合理范围内；其中排泥电动阀2安装在静压排泥管道上，排泥泵3安装在动力排泥管道上。

PLC控制柜1可以接受来自在线浊度计15、污泥沉降比测量仪6、超声波流量计13、微型高压冲洗水泵7以及各电动阀门的信号，根据测量结果和内设程序可以输出指令信号，控制阀门和泵的开启或启停；同时PLC控制柜1可以介入现场DCS组态系统，在主控室实时显示运行状态。

整个控制系统可以实时测量进水流量、出水浊度和污泥沉淀比共三个关键指标；进水流量测量调节装置根据工艺参数调控澄清池20进水流量，确保进水流量在合理范围内；自动排泥装置根据污泥沉降比测定结果自动进行排泥，将第二反应区污泥沉降比控制在合适范围内；反冲洗装置定期对沉降比取样管路和测量池进行清洗，确保测量准确性。系统中，污泥沉降比为主控制信号，其与进水流量和出水浊度等共同实现机械加速澄清池全自动运行。

进水流量测量调节装置采用脉冲多普勒测量原理，安装位置为水平无变径管段，上游10倍管径和下游5倍管径范围内无阀门、流量计和压力表等干扰设备；安装方式采用Z法，探头安装于侧面；流量计测量结果可以传输至PLC控制柜1。

进水流量测量调节装置采用电动阀11和手动球阀12配合调节，安装位置位于进水流量测量调节装置之后澄清池20进水口之前，电动阀11在上游，手动球阀12在下游；电动阀11根据PLC控制柜1信号调节开度。

出水浊度监测装置采用透射光式测量原理，在线浊度计15安装于澄清池出水管道18处，距离澄清池出水管道18要求小于1米，管路采用非透明的软管，两端均采用快速插头连接方式，可以快速更换；测量池为流通式比色管，比色管底部安装有超声波换能器，定期对比色管进行超声波清洗，保证比色管内部始终处于清洁状态。

污泥沉降比测量装置采用图像处理测量原理，污泥沉降比测量采用负压抽吸取样，确保不会对絮凝体造成破坏，确保测量准确性；污泥沉降比测量用试管为透明有机玻璃材质，高度为500mm；在试管内，水样采用下进上出的方式，进水阀门关闭后即开始测量；试管上方设置伸缩式高压旋转喷头，定期对试管内壁进行高压冲洗。

自动排泥装置位于澄清池20底部，采用静压排泥和排泥泵排泥两种方式，静压排泥由电动阀门控制，排泥电动阀2和排泥泵3由PLC控制柜1决定启停。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。