摘要：农村人饮供水工程向供水规模化、水处理设备自动化发展是必然趋势。民乐县瓦房城供水工程，为覆盖3个乡镇、个村、3929311人的集中规模化供水工程，供水水厂设计最大日供水量4740m3.就水厂采用的水处理设备——自适应DA863过滤器、二氧化氯发生器及DCS自动化监控系统的合理改进与组合应用情况进行了简要介绍。
关键词：农村供水；自适应DA863过滤器；DCS自动化监控系统；
中图分类号：TU991.2文献标识码：B
1 基本概况：
2000年至2004年，在国家的大力支持下，民乐县实施了农村饮水解困及氟病改水项目，采用国债资金与群众自筹资金，共建成人饮工程32项，完成总投资4005.6785万元，解决了全县103个村、10.12万人的饮水困难问题，全部实现了供水到户，使农村饮用水水质达到了国家生活饮用水一级水质标准。在项目实施过程中，逐步总结经验，从最初的单村供水到连村供水向集中规模化、设备自动化供水过渡，先后建成两处集中规模化供水工程。尤其是瓦房城供水工程，为覆盖3个乡镇、39个村、29311人的集中规模化供水工程，其供水水厂设计最大日供水量4740m3，水厂水处理设备采用了自适应DA863过滤器、二氧化氯发生器及DCS自动化监控系统并进行合理改进组合应用，实现了农村人饮供水工程的自动化控制，水厂管理达到了无人或少人值守的目的，提升了农村供水工程的自动化水平。
2 主要设备技术原理
2.1 DA863过滤系统
DA863过滤系统为多种部件构成的组合装置，一般由絮凝加药装置、原水增压装置、过滤器系统管路、DA863过滤器、风机反冲装置和电控系统组成。原水投加絮凝剂后，经过滤系统管路进入DA863高效过滤器，絮凝剂经水泵叶轮搅拌后均匀混合将原水中的细小固体颗粒悬浮物进行絮凝反应，快速生成粒径大于5μm的絮体，在过滤器内经DA863滤料截留，清水经过滤器底部排出，流入清水池。过滤一定时间后（其时间一般根据进水浊度定），滤料内残留了部分杂质，必须对滤料进行反冲洗，首先用水压松动滤床3min后停止进水，再改进风2min.水气同时反洗4min，最后水洗5min.反冲洗时，空气、污水穿过布水器滤网孔由顶部原进水口排出（其中水中部分空气由顶部自动排气阀排出），经排水管直接排入污水池。DA863过滤器滤料采用“国家863计划”研究成果——慧星式纤维滤料为技术核心的系列专用新型高效—过滤器。其滤床横断面空隙率均匀性和纵断面上疏下密合理的梯度，确保了高速过滤和高精度过滤得以同时实现，并自适应形成上疏下密的理想滤床结构。其滤料具有纤维滤料过滤精度高和截污量大的特点，同时也具有颗粒滤料反冲洗净度高和耗水量少、能耗低的特点，由该滤料形成的滤床空隙率分布接近理想滤料。DA863过滤器通过缸体的精心设计及其独特滤料，具有以下特点：
（1）运行效率高。可在20～100m／h滤速下过滤，滤速为砂滤器的5倍～10倍。
（2）分离效率高。粒径大于5μm的悬浮颗粒去除率达90％～95％，进水悬浮物浓度小于100mg／L，出水浓度可降至3mg／L.（3）容积效率高。滤床纳污量大，过滤周期长，缸体仅为砂滤器的1／10～1／6.（4）洗净效率高。反洗耗水量小于滤水量的1％～2％，反洗耗水量为砂滤器的1／3～1／2.（5）工作效率高。模块式系统构成，可在短时间内完成现场安装与调试，可节省占地面积60％以上。
2.2二氧化氯发生器
为满足高效快速的消毒效果，传统的液氯消毒存在有毒、不稳定、储藏运输不方便，与水反应易生成致癌物三氯甲烷对人体有害等问题，选择二氧化氯发生器进行反应，以氯酸钠和盐酸为原料，迅速产生二氧化氯为主、氯气为辅的复合消毒液进行消毒处理，既避免了上述缺点，又提高了杀菌率。本工程选用了H2000－500型高效复合二氧化氯发生器。二氧化氯发生器由水射器、计量泵、进气口、安全阀、电接点压力表、余氯检测仪组成。工作时，由计量泵将氯酸钠水溶液与盐酸溶液按一定比例输送到反应器中，在一定温度和负压条件下进行充分反应，产生以二氧化氯为主、氯气为辅的复合消毒气体，经水射器吸收与水充分混合后形成消毒液，通入需消毒的水中。该消毒剂具有以下特点：
（1）广谱、高效、快速的消毒效果，其杀茵能力是氯气的3倍～5倍。
（2）不像氯气那样与水中的有机物反应生成致癌物三氯甲烷。
（3）易溶于水，在水中稳定不分解，安全、无毒，对人体无副作用。
（4）能有效地破坏酚、硫化物、氯化物和其他有机物。
（5）对水中的Fe2＋、Mn2＋和嗅、色具有较好的祛除效果。
（6）使用安全可靠、无氯气泄漏可能。
（7）运行成本低，生产1.00g有效氯消耗氯酸纳0.65g、盐酸1.30g，成本仅为0.004元。
2.3DCS自动化监控系统
DCS自动化监控系统，全称为集散型控制系统，DCS为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的自动化监控系统，主要优点是尽量将控制所造成的危险性分散，而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。DCS一般由5部分组成：控制器、I／O板、操作站、通信网络、图形及编程软件。其主要部件为系统编程逻辑控制器（D.PLC），具有采集、输出、逻辑控制的功能。它主要依赖于计算机技术、网络通信技术和过程控制技术，通过对现场水位、压力、余氯等信号的搜集和传递，适时监督执行情况，获取运行数据，达到自动化监控的目的。本工程自动化控制系统通过微机、打印机、余氯在线监控系统仪、流量测定仪、压力传感器等一系列设备，通过自动化程序设计，实现对DA863过滤系统、二氧化氯消毒系统的自动化监控。通过模拟显示、故障报警、数据分析等实现高效自动化处理。具有以下优点：
（1）以动态方式显示系统运行状态，使控制界面更友好、更直观，管理更方便，设备更具人性化。
（2）通过在计算机上定义的软按钮，可通过任意点击鼠标控制现场设备，提高设备运行的安全性。
（3）通过计算机强大的运算和记忆功能，实现实时运行数据的采集处理。输出、存储、历史数据的更新、趋式分析、水池液位在线显示、高低液位控制等，并以计算机内部时钟为基准，定时进行过滤器的反洗再生循环。
（4）良好、可靠的报警功能。
3 设备的合理改进与组合应用
（1）在水厂及设备布置上，充分利用了自然落差，在过滤器进口安装了减压稳压阀，成功地将DA863过滤器的进水部分由电泵输水变为自压输水，将DA863过滤器的反冲洗水源由水塔供水变为自压供水，反冲洗时间由设计的四循环30min改变为五循环15min，在确保供水压力恒定的同时，最大限度地降低了工程投资，减小了运行费用。仅此一项，节约工程投资20万元，年节省电费7.4万元（采用电泵供水时，电机功率为22kW，流量150m3／h，年耗电量16.06万kW.h）。
（2）在净水工艺上，融沉淀、过滤、消毒为一体，将DA863过滤器、二氧化氯发生器及通过DCS自动化程序设计将其组装使用，实现对DA863过滤系统、二氧化氯消毒系统的自动化监控。通过微机、打印机、余氯在线监控系统仪、流量测定仪、压力传感器等一系列设备，将水厂主要运行参数输入微机，通过电脑监测水厂运行情况，并对水厂缺水、断电、缺料、进出水水质、余氯等一系列指标进行自动控制与报警，并能将监控到的数据自动记录和定时输出，自动化程度较高。净水工艺流程如图1所示。
4 设备运行状况
（1）水厂选用的DA863－Y2000（I）型过滤器，其设计滤速为60m／h，每小时处理水量120～200m3，出水浊度小于3mg／L.经自动化监控系统监测的各项数据表明，进口压力恒定在0.35MPa时，实际滤速在60～70m／h之间，每小时处理水量约为213m3，日处理水量可达5112m3，满足工程设计最高日水量4740m3的供水要求。历次取水化验结果显示，原水进水浊度＜10NTU时，出水浊度＜1.0NTU；原水进水浊度在10～20NTU时，出水浊度＜3.0NTU，指标均符合设计与有关规范要求。反冲洗系统冲洗平均间隔时间为15h，冲洗时间为15min，运行状态稳定。
（2）本工程选用的H2000－500型二氧化氯发生器有效氯产量为400mg／L.观测表明，发生器能够按照DCS监控系统输入的参数要求迅速产生二氧化氯为主、氯气为辅的复合消毒液，能在设计时间内对水质进行彻底消毒，运行安全可靠，无氯气泄漏。历次取水化验表明，清水池内余氯含量大于0.4mg／L，末梢用水户氯含量大于0.10mg／L，符合国家饮用水Ⅰ级水质标准。
（3）DCS自动化监控系统能够实现自动化控制，对计量水泵开停及故障能自动报警，缺料、缺水、欠压、超液位上下限等能够起动保护系统并自动开停机。正常运行时，能够执行输入的控制命令，并能对近期的记录数据、报警记录、适时曲线参数按要求时段定时打印，运行状况良好。
