摘要：農(nóng)村人飲供水工程向供水規(guī)模化、水處理設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展是必然趨勢(shì)。民樂縣瓦房城供水工程，為覆蓋3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、個(gè)村、3929311人的集中規(guī)模化供水工程，供水水廠設(shè)計(jì)最大日供水量4740m3.就水廠采用的水處理設(shè)備——自適應(yīng)DA863過濾器、二氧化氯發(fā)生器及DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的合理改進(jìn)與組合應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
關(guān)鍵詞：農(nóng)村供水；自適應(yīng)DA863過濾器；DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)；
中圖分類號(hào)：TU991.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
1 基本概況：
2000年至2004年，在國(guó)家的大力支持下，民樂縣實(shí)施了農(nóng)村飲水解困及氟病改水項(xiàng)目，采用國(guó)債資金與群眾自籌資金，共建成人飲工程32項(xiàng)，完成總投資4005.6785萬元，解決了全縣103個(gè)村、10.12萬人的飲水困難問題，全部實(shí)現(xiàn)了供水到戶，使農(nóng)村飲用水水質(zhì)達(dá)到了國(guó)家生活飲用水一級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，逐步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，從最初的單村供水到連村供水向集中規(guī)模化、設(shè)備自動(dòng)化供水過渡，先后建成兩處集中規(guī)模化供水工程。尤其是瓦房城供水工程，為覆蓋3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、39個(gè)村、29311人的集中規(guī)模化供水工程，其供水水廠設(shè)計(jì)最大日供水量4740m3，水廠水處理設(shè)備采用了自適應(yīng)DA863過濾器、二氧化氯發(fā)生器及DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)并進(jìn)行合理改進(jìn)組合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村人飲供水工程的自動(dòng)化控制，水廠管理達(dá)到了無人或少人值守的目的，提升了農(nóng)村供水工程的自動(dòng)化水平。
2 主要設(shè)備技術(shù)原理
2.1 DA863過濾系統(tǒng)
DA863過濾系統(tǒng)為多種部件構(gòu)成的組合裝置，一般由絮凝加藥裝置、原水增壓裝置、過濾器系統(tǒng)管路、DA863過濾器、風(fēng)機(jī)反沖裝置和電控系統(tǒng)組成。原水投加絮凝劑后，經(jīng)過濾系統(tǒng)管路進(jìn)入DA863高效過濾器，絮凝劑經(jīng)水泵葉輪攪拌后均勻混合將原水中的細(xì)小固體顆粒懸浮物進(jìn)行絮凝反應(yīng)，快速生成粒徑大于5μm的絮體，在過濾器內(nèi)經(jīng)DA863濾料截留，清水經(jīng)過濾器底部排出，流入清水池。過濾一定時(shí)間后（其時(shí)間一般根據(jù)進(jìn)水濁度定），濾料內(nèi)殘留了部分雜質(zhì)，必須對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，首先用水壓松動(dòng)濾床3min后停止進(jìn)水，再改進(jìn)風(fēng)2min.水氣同時(shí)反洗4min，最后水洗5min.反沖洗時(shí)，空氣、污水穿過布水器濾網(wǎng)孔由頂部原進(jìn)水口排出（其中水中部分空氣由頂部自動(dòng)排氣閥排出），經(jīng)排水管直接排入污水池。DA863過濾器濾料采用“國(guó)家863計(jì)劃”研究成果——慧星式纖維濾料為技術(shù)核心的系列專用新型高效—過濾器。其濾床橫斷面空隙率均勻性和縱斷面上疏下密合理的梯度，確保了高速過濾和高精度過濾得以同時(shí)實(shí)現(xiàn)，并自適應(yīng)形成上疏下密的理想濾床結(jié)構(gòu)。其濾料具有纖維濾料過濾精度高和截污量大的特點(diǎn)，同時(shí)也具有顆粒濾料反沖洗凈度高和耗水量少、能耗低的特點(diǎn)，由該濾料形成的濾床空隙率分布接近理想濾料。DA863過濾器通過缸體的精心設(shè)計(jì)及其獨(dú)特濾料，具有以下特點(diǎn)：
（1）運(yùn)行效率高。可在20～100m／h濾速下過濾，濾速為砂濾器的5倍～10倍。
（2）分離效率高。粒徑大于5μm的懸浮顆粒去除率達(dá)90％～95％，進(jìn)水懸浮物濃度小于100mg／L，出水濃度可降至3mg／L.（3）容積效率高。濾床納污量大，過濾周期長(zhǎng)，缸體僅為砂濾器的1／10～1／6.（4）洗凈效率高。反洗耗水量小于濾水量的1％～2％，反洗耗水量為砂濾器的1／3～1／2.（5）工作效率高。模塊式系統(tǒng)構(gòu)成，可在短時(shí)間內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)安裝與調(diào)試，可節(jié)省占地面積60％以上。
2.2二氧化氯發(fā)生器
為滿足高效快速的消毒效果，傳統(tǒng)的液氯消毒存在有毒、不穩(wěn)定、儲(chǔ)藏運(yùn)輸不方便，與水反應(yīng)易生成致癌物三氯甲烷對(duì)人體有害等問題，選擇二氧化氯發(fā)生器進(jìn)行反應(yīng)，以氯酸鈉和鹽酸為原料，迅速產(chǎn)生二氧化氯為主、氯氣為輔的復(fù)合消毒液進(jìn)行消毒處理，既避免了上述缺點(diǎn)，又提高了殺菌率。本工程選用了H2000－500型高效復(fù)合二氧化氯發(fā)生器。二氧化氯發(fā)生器由水射器、計(jì)量泵、進(jìn)氣口、安全閥、電接點(diǎn)壓力表、余氯檢測(cè)儀組成。工作時(shí)，由計(jì)量泵將氯酸鈉水溶液與鹽酸溶液按一定比例輸送到反應(yīng)器中，在一定溫度和負(fù)壓條件下進(jìn)行充分反應(yīng)，產(chǎn)生以二氧化氯為主、氯氣為輔的復(fù)合消毒氣體，經(jīng)水射器吸收與水充分混合后形成消毒液，通入需消毒的水中。該消毒劑具有以下特點(diǎn)：
（1）廣譜、高效、快速的消毒效果，其殺茵能力是氯氣的3倍～5倍。
（2）不像氯氣那樣與水中的有機(jī)物反應(yīng)生成致癌物三氯甲烷。
（3）易溶于水，在水中穩(wěn)定不分解，安全、無毒，對(duì)人體無副作用。
（4）能有效地破壞酚、硫化物、氯化物和其他有機(jī)物。
（5）對(duì)水中的Fe2＋、Mn2＋和嗅、色具有較好的祛除效果。
（6）使用安全可靠、無氯氣泄漏可能。
（7）運(yùn)行成本低，生產(chǎn)1.00g有效氯消耗氯酸納0.65g、鹽酸1.30g，成本僅為0.004元。
2.3DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，全稱為集散型控制系統(tǒng)，DCS為在模擬量回路控制較多的行業(yè)中廣泛使用的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，主要優(yōu)點(diǎn)是盡量將控制所造成的危險(xiǎn)性分散，而將管理和顯示功能集中的一種自動(dòng)化高技術(shù)產(chǎn)品。DCS一般由5部分組成：控制器、I／O板、操作站、通信網(wǎng)絡(luò)、圖形及編程軟件。其主要部件為系統(tǒng)編程邏輯控制器（D.PLC），具有采集、輸出、邏輯控制的功能。它主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和過程控制技術(shù)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水位、壓力、余氯等信號(hào)的搜集和傳遞，適時(shí)監(jiān)督執(zhí)行情況，獲取運(yùn)行數(shù)據(jù)，達(dá)到自動(dòng)化監(jiān)控的目的。本工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)通過微機(jī)、打印機(jī)、余氯在線監(jiān)控系統(tǒng)儀、流量測(cè)定儀、壓力傳感器等一系列設(shè)備，通過自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)DA863過濾系統(tǒng)、二氧化氯消毒系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控。通過模擬顯示、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)分析等實(shí)現(xiàn)高效自動(dòng)化處理。具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）以動(dòng)態(tài)方式顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，使控制界面更友好、更直觀，管理更方便，設(shè)備更具人性化。
（2）通過在計(jì)算機(jī)上定義的軟按鈕，可通過任意點(diǎn)擊鼠標(biāo)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性。
（3）通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算和記憶功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集處理。輸出、存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)的更新、趨式分析、水池液位在線顯示、高低液位控制等，并以計(jì)算機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘為基準(zhǔn)，定時(shí)進(jìn)行過濾器的反洗再生循環(huán)。
（4）良好、可靠的報(bào)警功能。
3 設(shè)備的合理改進(jìn)與組合應(yīng)用
（1）在水廠及設(shè)備布置上，充分利用了自然落差，在過濾器進(jìn)口安裝了減壓穩(wěn)壓閥，成功地將DA863過濾器的進(jìn)水部分由電泵輸水變?yōu)樽詨狠斔瑢A863過濾器的反沖洗水源由水塔供水變?yōu)樽詨汗┧礇_洗時(shí)間由設(shè)計(jì)的四循環(huán)30min改變?yōu)槲逖h(huán)15min，在確保供水壓力恒定的同時(shí)，最大限度地降低了工程投資，減小了運(yùn)行費(fèi)用。僅此一項(xiàng)，節(jié)約工程投資20萬元，年節(jié)省電費(fèi)7.4萬元（采用電泵供水時(shí)，電機(jī)功率為22kW，流量150m3／h，年耗電量16.06萬kW.h）。
（2）在凈水工藝上，融沉淀、過濾、消毒為一體，將DA863過濾器、二氧化氯發(fā)生器及通過DCS自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)將其組裝使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)DA863過濾系統(tǒng)、二氧化氯消毒系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控。通過微機(jī)、打印機(jī)、余氯在線監(jiān)控系統(tǒng)儀、流量測(cè)定儀、壓力傳感器等一系列設(shè)備，將水廠主要運(yùn)行參數(shù)輸入微機(jī)，通過電腦監(jiān)測(cè)水廠運(yùn)行情況，并對(duì)水廠缺水、斷電、缺料、進(jìn)出水水質(zhì)、余氯等一系列指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)控制與報(bào)警，并能將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和定時(shí)輸出，自動(dòng)化程度較高。凈水工藝流程如圖1所示。
4 設(shè)備運(yùn)行狀況
（1）水廠選用的DA863－Y2000（I）型過濾器，其設(shè)計(jì)濾速為60m／h，每小時(shí)處理水量120～200m3，出水濁度小于3mg／L.經(jīng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)表明，進(jìn)口壓力恒定在0.35MPa時(shí)，實(shí)際濾速在60～70m／h之間，每小時(shí)處理水量約為213m3，日處理水量可達(dá)5112m3，滿足工程設(shè)計(jì)最高日水量4740m3的供水要求。歷次取水化驗(yàn)結(jié)果顯示，原水進(jìn)水濁度＜10NTU時(shí)，出水濁度＜1.0NTU；原水進(jìn)水濁度在10～20NTU時(shí)，出水濁度＜3.0NTU，指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)與有關(guān)規(guī)范要求。反沖洗系統(tǒng)沖洗平均間隔時(shí)間為15h，沖洗時(shí)間為15min，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。
（2）本工程選用的H2000－500型二氧化氯發(fā)生器有效氯產(chǎn)量為400mg／L.觀測(cè)表明，發(fā)生器能夠按照DCS監(jiān)控系統(tǒng)輸入的參數(shù)要求迅速產(chǎn)生二氧化氯為主、氯氣為輔的復(fù)合消毒液，能在設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行徹底消毒，運(yùn)行安全可靠，無氯氣泄漏。歷次取水化驗(yàn)表明，清水池內(nèi)余氯含量大于0.4mg／L，末梢用水戶氯含量大于0.10mg／L，符合國(guó)家飲用水Ⅰ級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
（3）DCS自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，對(duì)計(jì)量水泵開停及故障能自動(dòng)報(bào)警，缺料、缺水、欠壓、超液位上下限等能夠起動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)并自動(dòng)開停機(jī)。正常運(yùn)行時(shí)，能夠執(zhí)行輸入的控制命令，并能對(duì)近期的記錄數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、適時(shí)曲線參數(shù)按要求時(shí)段定時(shí)打印，運(yùn)行狀況良好。
