超滤膜净水工艺中自动控制系统的应用研究

余乐

摘 要：由于我国的地域面积广大人口众多，我国的水资源平均到每一个人身上就显得尤为缺乏，并且在我国水资源还存在着过度开发、利用率过低以及时空分布不均等等问题。不仅如此，在我国很多城市的居民饮用水的水源都已经受到了不同程度上的污染，其中包括了城市的水库、湖泊、江河以及浅层地下水等，不同的城市对于其城市内部的水资源问题都存在水质安全无法保障的问题，所以针对这一问题提出了超滤膜净水工艺，该文主要针对这一工艺在水工艺中的应用来进行讨论和分析。

关键词：超滤膜净水工艺 自动控制系统 应用研究 水源

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0053-02

1 我国现在的水资源状况以及特点

对于我国来讲，水资源问题一直是一个十分重要的，并且也急需解决的问题，其中最大的问题就是我国的人均淡水资源处在一个极其不足的状态中，在我国，国民人均淡水资源的含量与国际上所要求的人均淡水资源的平均量进行比较，我国仅占了其1/4。从我国的自身情况来看水资源地域的分布也十分地不均匀，由于我国的国土面积过大不同省份其地貌也不同，所以很多省份是纯粹的内陆省其水资源十分缺少。由于我国的城市分布问题，在我国的沿海地区其水量相对于较为充足，而在我国的东北以及西部地区，由于城市为内陆城市，所以其水量相对于沿海地区的水量十分地少，也就造成了我国资源的地域分布不均这一问题。然而我国是人口大国，并且人口数量也在逐年进行增长，这些都会给我国的水资源带来相应的问题，而一旦水资源出现了问题，就会给我国的经济发展以及人民生活都带来问题，这些都是我们急需去解决，也是我国水资源问题中极为重要的现状。

2 超滤膜净水工艺中系统的结构以及结构问题的分析

一个城市在使用超滤膜净水这项工艺的过程中，其主要的功能是使用过滤车间中的V型滤池、臭氧活性炭吸附工艺以及常规过滤工艺3种工艺相结合，使用这些不同的工艺的目的就是帮助水质不好的水在经过过滤车间V型滤池进行一个过滤，也就是使用超滤净化工艺，在进行超滤膜净水工艺中，其系统主要是由10套超滤膜组器组成，其中每一套的超滤膜组器都包括60支的内压式聚偏氟乙烯（CPVDF）中空纤维超滤膜，并且一套的超滤膜组器的产水量为4 000 m3/d。超滤膜净水工艺处理系统，其中主要的是由两个不同的系统组成的，它们分别是：超滤膜产水系统、超滤膜清洗系统。而超滤膜净水系统主要包括了以下几种设备：网式过滤器、进水泵、超滤膜组器等设备。

系统中的受控设备主要有：进水泵4台，网式过滤器3台，超滤膜反冲洗水泵2台，超滤膜组器10套，反洗过滤器2台，化料器2台，化学清洗药罐搅拌机3个，化学清洗泵4台，电加热器3个，氢氧化钠储药桶2个，化学清洗药罐3个，次氯酸钠储药桶1个，次氯酸钠计量泵2台，中和池排水泵2台，气擦洗空压机2台，气擦洗储罐1个，仪表用空压机2台，冷干机2台，储气罐1个等等。

而在系统中，负责进行检测的仪表主要有：在线温度计2个，压力变送器32个，超声波液位计7个，温度测量仪1台，热式气体流量计3个，电磁流量计14个，pH测试仪2台，在线NTU12个和颗粒计数仪2个。

系统中的输入信号其中主要包括了以下几个不同的信号，分别是：对开关量进行分析的信号、对模拟量进行分析的信号；并且在系统中输出信号也是具有以下几个不同的信号的，分别是：开关量的信号、模拟量的信号。对系统中的I/O点数进行分配，可以得出模拟量输入点（即AI）为83点，开关量输入点（即DI）为215点，开关量输出点（即DO）为165点，模拟了输出点（即AO）为13点。

而所谓的检测仪表，其本质说的就是在进行一项工艺生产的过程中，根据需要检验的对象而确定的用来检测相关对象所需要的测量工具，这种测量工具是针对这一对象而存在的，在进行检测之后，需要将用仪表所检测到的不同的信号进行变换，将其逐渐变成对其对应的标准信号，并且仪表的传送以及放大，将这些信号逐一地送给控制器。但是由于在超滤单元中，很多的管道以及水池的大小、深浅、长宽都是完全不同的，并且在这一系统中进行化学清洗的时候有很多的化学洗液其自身都带有强腐蚀性的原因，所以必须去选择一个参数来进行选择一个和其对应且合适的检测仪表。

3 超滤膜净水工艺自动控制系统的应用

所谓超滤膜技术，从本质上来看，这就是一种科学的、高效的、环保的利用物理原理而存在的一种分离技术，又因为超滤膜本身就是具有筛分作用的，所以才能够使用这种技术去进行水的过滤和处理。以此来对超滤膜实现溶液的浓缩、分离以及净化。根据这一技术可以更好地去保护水中各种不同的微生物的安全，同时使用这一技术也可以提高我国在引用化学时候的安全性。同时使用超滤膜净水工艺可以有效地帮助水提高水质、并且这一系统自身的运行费用相对于较低，在使用的过程中也相对便于操作。在水厂进行超滤膜净水工艺中的控制系统中其主要包括了以下两方面。

（1）在超滤膜净水工艺中去使用单片机来作为控制器自动控制系统；

（2）在超滤膜净水工艺中选择使用PLC来作为控制器的自动控制系统。

目前，超滤膜的技术在我国的发展前景很大，同时这对我国的水资源数量也是一种保护，对于我国污水处理技术来讲也是十分有益的，而其在城市的饮用水净化工艺中也表现出了极大发展潜能。

4 超滤膜净水工艺自动控制系统的功能分析

在超滤膜净水工艺自动控制系统中，其主要的目的就是对于超滤单元中的相关设备以及超滤单元中的检测仪表来进行相关的自动控制，以此来进行实现净水处理工艺中超滤净水工艺过程的自动化。

在进行超滤膜的净水工艺自动控制系统的时候，其主要的目的就是实现在使用超滤膜净水处理的生产过程中做到完全自动化，而在进行控制系统的时候，其主要的功能要求分析可以分为以下几点。

（1）在进行超滤膜净水工艺控制系统的时候，要求水工艺控制系统自动且稳定、安全并且可靠运行，同时也需要含有便于维修的相关手动设置功能；

（2）在进行超滤膜净水工艺控制系统的时候，计算机需要可以进行自动控制生产过程中的任意设备；

（3）在进行超滤膜净水工艺控制系统的时候，生产过程中的所有设备仪表自身的工况以及相关的工艺流程状况都需要进行自动监测；

（4）在进行超滤膜净水工艺控制系统的时候。要求所使用的系统相关的电控设备具有顺序控制、条件控制、PID调节以及计时与计数控制等等不同的功能，而电功参数与流量参数的数据在进行处理的过程中需要有自动存储的功能。

然而为了更好地满足对于超滤膜这一净水处理工艺，在其进行控制系统的功能的要求的时候，在对超滤膜净水工艺自动控制系统进行设计的时候，最为重要的就是要去认真并且谨慎地去遵守以下几个设计中的原则。

（1）针对超滤膜这一水工艺系统的方案进行制定的时候，其中最为关键的一个设计原则是：在条件允许的情况下要尽可能地去满足在超滤膜这一水工艺系统当中，所有被控对象的控制要求。这是一个最为基本的设计要求，其本身就是一种绿色的物理分离技术，这种技术的使用主要是利用了超滤膜自身所具有的，当然最基本的往往都是最难的，有很多的设计者都因为懒惰或者是因为对工作的不认真，都无法去满足这一最基本的设计原则，这一设计原则要求设计者在进行设计构思的时候就需要将所有的要求考虑进去，并且在进行设计的时候需要进行实地的考察。同时也要求超滤膜水工艺控制系统的设计者对生产现场的详细资料进行收集和整理。

（2）在进行制定控制超滤膜水工艺系统的方案时，元器件需要留有一定的裕量，这样可以有效地去适应系统的发展和系统完善的需要。并且随着我国的经济发展不断地提高，我国的科学技术以及在水工艺上的生产工艺都在不断地提高，随之而来的我国在超滤膜水工艺控制系统的功能上的相关要求也就随之越增越多并且也变得复杂和多变，所以我们在对超滤膜水工艺系统进行设计控制系统的时候，就需要在系统中进行元器件的选择的时候留有一定的余量。

5 结语

超滤膜净水处理工艺这是一个相对于复杂的生产过程，特别是在我国，这是水处理中的一个新兴的系统，一切都处在还在发展中，这一系统逐渐出现在人们的视野中的原因是传统的饮用水处理工艺已经没有办法去满足城市中的人们对于饮用水的高要求。这也就要求了我国在进行水处理的过程中更加严格，努力去发展新的水处理工艺，让我国的居民可以更好地去使用水质高的水。并且逐渐地开始应用超滤膜净水工艺自动控制系统，将对其的研究和设计也放进水资源处理的重心中，从而也确保了城市优质饮用水的供应。

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