供水系統(tǒng)過(guò)濾器定時(shí)全自動(dòng)反洗工藝實(shí)現(xiàn)

付昌偉，田霖，楊清云，唐偉凱，舒琴

（武鋼能源動(dòng)力總廠，湖北 武漢430080）

摘要：能源總廠冷軋水處理車間過(guò)濾器組原反洗方式按直排水方式設(shè)計(jì)，與新增的反洗水就地回用系統(tǒng)不相適應(yīng)，影響其連續(xù)運(yùn)行和水質(zhì)達(dá)標(biāo)，降低了反洗水回用率。修改了冷軋水處理車間各個(gè)水站的過(guò)濾器組全自動(dòng)反洗控制程序，增加了定時(shí)啟動(dòng)功能，并可控制反洗臺(tái)數(shù)和反洗總時(shí)間長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)過(guò)濾器反洗間隔可調(diào)，使過(guò)濾和反洗時(shí)間與反洗就地回用處理能力相匹配，提高反洗水處理系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高了用水循環(huán)率，降低了新水消耗。

關(guān)鍵詞：過(guò)濾器反洗；定時(shí)啟動(dòng)；工藝改進(jìn)

過(guò)濾器是供水系統(tǒng)中降低原水濁度的重要生產(chǎn)設(shè)備，武鋼能源總廠冷軋水處理車間所轄各水站均設(shè)有多臺(tái)石英砂或多介質(zhì)過(guò)濾器。過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)，原水中的懸浮物被濾料層截留吸附并不斷地在濾料層中積累，濾層孔隙逐漸被污物堵塞，在濾層表面形成濾餅，過(guò)濾水頭損失不斷增加，流量和過(guò)濾指標(biāo)降低，因此過(guò)濾器每運(yùn)行一段時(shí)間后須反洗。2015年，冷軋水處理車間各水站均新建了過(guò)濾器反洗水回用處理系統(tǒng)，以降低新水消耗。由于現(xiàn)有過(guò)濾器反洗控制方式按照反洗水直排設(shè)計(jì)，其自動(dòng)反洗頻率與新增反洗水系統(tǒng)的處理能力不匹配，導(dǎo)致反洗水回用系統(tǒng)無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，出水濁度不達(dá)標(biāo)，反洗水回收利用效果不佳。

1.供水系統(tǒng)過(guò)濾器現(xiàn)有自動(dòng)反洗工藝

過(guò)濾器控制系統(tǒng)的自動(dòng)反洗控制只能每24h通過(guò)監(jiān)控上位機(jī)手動(dòng)啟動(dòng)1次。由于不同的過(guò)濾器組需要的反洗頻率不同，濁循環(huán)中過(guò)濾器組反洗頻率較高，為一天洗2次，凈循環(huán)中過(guò)濾器組反洗頻率為一天1次。若過(guò)濾器較少，反洗頻率低，以4臺(tái)過(guò)濾器為例，每臺(tái)過(guò)濾器之間的間隔時(shí)間達(dá)到為6h，影響回用水系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行；若過(guò)濾器較多，反洗較頻繁，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)在24h內(nèi)自動(dòng)完成所有過(guò)濾器的反洗；若通過(guò)修改間隔時(shí)間控制1個(gè)反洗周期為24h，則反洗間隔時(shí)間較短，與回用水系統(tǒng)處理能力不相適應(yīng)。

2.過(guò)濾器工藝存在的問(wèn)題及改進(jìn)方案

2.1 存在的問(wèn)題

武鋼能源總廠冷軋水處理車間包括冷軋1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)水站和硅鋼2號(hào)，3號(hào)，4號(hào)和5號(hào)等多個(gè)水站。按原有過(guò)濾器自動(dòng)反洗控制方式，只能每24h手動(dòng)啟動(dòng)1次自動(dòng)反洗，若只有4臺(tái)過(guò)濾器，每臺(tái)過(guò)濾器之間的反洗間隔會(huì)達(dá)到6h，使得反洗水處理系統(tǒng)經(jīng)常處于閑置，無(wú)法連續(xù)運(yùn)行，一體化凈水器等生產(chǎn)指標(biāo)降低，回用水濁度升高和波動(dòng)，并無(wú)法正常排出污泥；若過(guò)濾器組多于10臺(tái)，或反洗頻率過(guò)高，會(huì)造成反洗間隔過(guò)短，不僅造成反洗排水量超過(guò)水站就地回用處理能力的問(wèn)題，還會(huì)損耗大量使用新水，甚至?xí)斐墒占匾缌鳌?/p>

以冷軋1號(hào)水站為例，其2016年5月的一體化凈水器出水濁度如表1所示，補(bǔ)水記錄如圖1。參照表1和圖1，一體化凈水器出水濁度波動(dòng)較大，且經(jīng)常高于3NTU（設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)小于3NTU）；補(bǔ)水頻率較高，補(bǔ)水量較大。

表1 一冷軋水2016年5月一體化凈水器出水濁度

圖1 一冷軋水站5月補(bǔ)水記錄圖

2.2 改進(jìn)方案

修改過(guò)濾器自動(dòng)運(yùn)行程序，以實(shí)現(xiàn)水站過(guò)濾器每天定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)反洗，并控制反洗總時(shí)間、自動(dòng)反洗臺(tái)數(shù)和單臺(tái)反洗間隔時(shí)間，在確保１個(gè)反洗周期內(nèi)完成所有上線過(guò)濾器反洗的前提下，使每臺(tái)反洗間隔時(shí)間與反洗水處理能力相適應(yīng)，保證反洗水處理系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，并控制反洗用水和排水量在水站就地回水處理能力內(nèi)，避免反洗水收集池溢流或大量補(bǔ)充新水。

1）可將各水站過(guò)濾器全自動(dòng)運(yùn)行設(shè)置為在每天不同的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)啟動(dòng)，若上次反洗周期未完成，則繼續(xù)完成上1次反洗，每次啟動(dòng)后只反洗1個(gè)周期，并可設(shè)定反洗總時(shí)間和反洗臺(tái)數(shù)；

2）對(duì)過(guò)濾器采取上線/下線區(qū)分，上線過(guò)濾器可編入自動(dòng)運(yùn)行程序，下線過(guò)濾器手動(dòng)運(yùn)行或停運(yùn)檢修；

3）手動(dòng)將上線過(guò)濾器排序后可自動(dòng)按順序反洗，反洗間隔時(shí)間可自動(dòng)設(shè)置或手動(dòng)設(shè)置，使過(guò)濾器反洗周期與水站回用水處理能力和運(yùn)行周期相適應(yīng)。

3 實(shí)現(xiàn)工藝流程改進(jìn)及效果

冷軋水處理車間各個(gè)水站的控制系統(tǒng)并不相同，以冷軋1號(hào)水站（PLC為全套西門(mén)子產(chǎn)品，上位機(jī)監(jiān)控軟件為西門(mén)子WINCC7.0）為例，介紹如何優(yōu)化控制程序，以實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器組定時(shí)全自動(dòng)運(yùn)行。

3.1工藝流程的改進(jìn)

1）圖2為過(guò)濾器自動(dòng)運(yùn)行操作界面。在監(jiān)控畫(huà)面中，通過(guò)填空方式設(shè)定每臺(tái)過(guò)濾器是否加入自動(dòng)反洗及反洗序列號(hào)，并可在監(jiān)控畫(huà)面中任意設(shè)定完成所有過(guò)濾器一１次反洗的總時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)全自動(dòng)反洗總時(shí)間長(zhǎng)度的控制。

2）根據(jù)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)定，完成所有過(guò)濾器1次反洗的總時(shí)間，由公式：?jiǎn)闻_(tái)過(guò)濾器單次反洗時(shí)間＝排水時(shí)間＋氣洗時(shí)間＋混洗時(shí)間＋靜置時(shí)間＋正洗時(shí)間

（1）每臺(tái)過(guò)濾器反洗間隔時(shí)間＝（反洗總時(shí)間－單臺(tái)單次反洗時(shí)間）/上線過(guò)濾器反洗臺(tái)數(shù)

（2）計(jì)算出反洗間隔時(shí)間，其控制程序的邏輯如圖3所示。以一冷軋水站為例。一冷軋水站有4臺(tái)過(guò)濾器，其反洗水處理循環(huán)如圖4所示，單臺(tái)水洗1次產(chǎn)生300m3反洗水，全部排入收集池，而收集池提升泵正常運(yùn)行時(shí)（一用一備）很大排水能力為150m3/h，因此，將單臺(tái)過(guò)濾器1次反洗水全部排出時(shí)間超過(guò)2h，排出收集池到進(jìn)入一體化凈水器處理需要時(shí)間，同時(shí)一體化凈水器處理能力為150m3/h，處理單臺(tái)1次反洗全部排水也需要2h。單臺(tái)過(guò)濾器的反洗時(shí)間與反洗間隔時(shí)間之和應(yīng)不少于2h。反洗水處理循環(huán)圖如圖4所示。

3）根據(jù)操作員設(shè)定時(shí)間，每天定時(shí)啟動(dòng)過(guò)濾器全自動(dòng)反洗。在上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面中增加設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間的窗口，由操作員設(shè)定每天過(guò)濾器自啟動(dòng)反洗時(shí)間，再將設(shè)定好的時(shí)間傳送至PLC；在PLC程序中調(diào)用OB塊，根據(jù)設(shè)定好的時(shí)間，每天定時(shí)運(yùn)行此OB塊，以啟動(dòng)過(guò)濾器全自動(dòng)反洗功能。過(guò)濾器定時(shí)全自動(dòng)反洗邏輯如圖5所示。

3.2 實(shí)施效果

以一冷軋水站為例，2015年7月的一體化凈水器出水濁度如表2所示，7月的補(bǔ)充新水量如圖6所示。對(duì)比可見(jiàn)，新增過(guò)濾器組反洗定時(shí)自啟動(dòng)功能后，新水補(bǔ)充量和補(bǔ)水頻率明顯降低，反洗排水處理后的濁度指標(biāo)低于3NTU，優(yōu)于《循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50050-2007）對(duì)補(bǔ)充水質(zhì)的濁度要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)過(guò)濾器全自動(dòng)反洗程序，新增了定時(shí)自動(dòng)反洗功能，可任意設(shè)定反洗臺(tái)數(shù)和控制反洗總時(shí)間長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了冷軋水處理車間過(guò)濾器組的定時(shí)自動(dòng)反洗，可調(diào)控過(guò)濾器組反洗總時(shí)間和間隔時(shí)間，有效提高了站所回水處理效率和循環(huán)用水率，減少了新水使用量，降低噸鋼耗新水和生產(chǎn)成本。改進(jìn)后的控制方式已推廣至武鋼能源總廠冷軋水處理車間多個(gè)水站，運(yùn)行效果良好。