流動電流混凝控制技術(shù)在杏林水廠的應(yīng)用
摘要: 混凝是凈水工藝中最重要的環(huán)節(jié),為適應(yīng)原水的變化,許多研究人員試圖找出一種控制混凝劑投加量的最佳方法。本文將闡述流動電流混凝控制技術(shù)在杏林水廠的控制方法、功能特點和應(yīng)用效果。
關(guān)鍵字: 混凝,加藥,自動控制系統(tǒng),游動電流
1、引言
有效的水處理混凝投藥控制,可以在實際最佳投藥量的意義上,控制混凝劑投加,從而達(dá)到以最少的混凝劑消耗獲得最理想的出水水質(zhì)效果。傳統(tǒng)上,最佳混凝劑投加量以燒杯試驗法確定,而實際應(yīng)用中,原水水質(zhì)會隨時間連續(xù)變化甚至突變,以瞬時水質(zhì)為依據(jù)的燒杯試驗難以保證混凝劑投加量始終為最佳。因而引進(jìn)計算機(jī)自動化控制技術(shù),已成為當(dāng)今水處理工程中一項具有重要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)意義的課題。
應(yīng)用最為成功的當(dāng)屬流動電流混凝投藥控制技術(shù),其克服了以往方法的缺陷,選擇可以在最本質(zhì)意義上表征混凝效果的電動特性參數(shù)SC值作為單一監(jiān)控因子,實現(xiàn)了對混凝劑投加量的精神控制。它的檢測控制原理為:水中膠體粒子加藥后,其ξ電位會發(fā)生變化,從而引起流動電流的變化,膠體電荷遠(yuǎn)程傳感器通過檢測流動電流的變化,可以準(zhǔn)確地反映水中加藥量的多少,并傳送給檢測控制儀,控制儀根據(jù)傳感器傳來的信號(4~20mA),經(jīng)過計算機(jī)處理,輸出控制信號給投藥泵,來調(diào)整投加量,使之達(dá)到最佳值。
2、智能復(fù)合環(huán)加藥自動控制系統(tǒng)
在連續(xù)生產(chǎn)過程中,單一的流動電流控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中受到各種主客觀因素的影響,控制效果與理想值有一定的偏差。杏林水廠為了在最大程度上,解決這個問題,提出并已應(yīng)用了一種新的控制方法。如圖(1)所示。
它的控制原理是把沉淀水出水濁度作為系統(tǒng)的主控參數(shù),流動電流為副控參數(shù),組成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通過這套串級調(diào)節(jié)系統(tǒng),在沉淀水出水濁度穩(wěn)定不變時,加注泵參數(shù)不變。而當(dāng)沉淀水出水濁度或游動電流SC值,在外來干擾作用下,偏離給定值時,要求改變加注泵參數(shù),調(diào)整投加量,從而保證沉淀水出水濁度在要求范圍內(nèi)。
在水質(zhì)水量等干擾發(fā)生變化時,為提高系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度,確保沉淀水出水濁度的穩(wěn)定,在串級控制系統(tǒng)中,引入水質(zhì)、水量前饋控制以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。如果影響游動電流的主要干擾如:水質(zhì)(濁度、PH值)和水量有波動,則相應(yīng)前饋調(diào)節(jié)器立即根據(jù)干擾大小對系統(tǒng)加藥量進(jìn)行調(diào)節(jié),來補償干擾因素對水中膠體脫穩(wěn)程度影響,從而提高了水質(zhì)水量變化后序混凝的影響,及時改變加注泵參數(shù),調(diào)整投藥量,具有超前調(diào)節(jié)的作用,控制效果顯著提高。
3、數(shù)學(xué)模型的建立
數(shù)學(xué)模型法是混凝投藥控制技術(shù)上的一個重要進(jìn)展,這種方法能迅速響應(yīng)原水水質(zhì)水量參數(shù)的變化,滯后小,控制精確,但是建立一個模型需要耗費相當(dāng)長的時間才能得到。
杏林水廠混凝投藥自動控制系統(tǒng),是以若干原水水質(zhì)(如濁度、PH值)、水量、游動電流、出水濁度參數(shù)為變量,建立其與投藥量之間的相關(guān)函數(shù)——數(shù)學(xué)模型。通過計算機(jī)按此模型自動采集數(shù)據(jù)控制投藥。杏林水廠采用美國AB公司的SLC500可編程控制系統(tǒng),選用帶有沖程、頻率雙調(diào)節(jié)的promintent加注泵。
4、混凝控制技術(shù)改進(jìn)的建議及對策
通過連續(xù)運行表明,該控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)功能,即使在較大的水質(zhì)波動下,仍能較好的工作,處理后水質(zhì)基本穩(wěn)定,有較高的工作可靠性,但也有一些不足需加以防范改進(jìn)。
4.1 自動控制系統(tǒng)干擾問題主要是
①水中含有大量藻類,大量有機(jī)污染物,混凝藥劑為有機(jī)高分子藥劑或粘附性強(qiáng)的藥劑都會沾污,流動電流傳感器探頭,造成檢測信號失真,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)不能正常的進(jìn)行工作。
②SCD傳感器信號和控制調(diào)節(jié)信號均為弱電信號,因此一旦有強(qiáng)電信號在流動電流控制系統(tǒng)的傳感器或控制線纜附近存在時,就會產(chǎn)生干擾,影響控制系統(tǒng)的正常工作;還有傳感器接地是否符合要求,電源是否受到污染,控制系統(tǒng)屏蔽發(fā)壞都會造成流動電流控制系統(tǒng)的干擾,影響流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)的正常工作。
當(dāng)控制系統(tǒng)遇到干擾,造成檢測值無規(guī)律的上下波動,檢測值定時定向的有規(guī)律變化,計量泵的投藥量不能及時隨檢測值變化而變化時,必須找到干擾源,并加以排除才能使其恢復(fù)正常工作。
4.2 注重水廠工藝流程的優(yōu)化,相對穩(wěn)定的原水進(jìn)水量,降低控制系統(tǒng)的振帶幅度,確保出水濁度的穩(wěn)定。工藝流程設(shè)計合理,水質(zhì)水量變化相對穩(wěn)定,使得人工干預(yù)的時間短,自動運行的時間長。
4.3 完善科學(xué)的水質(zhì)實驗檢測體系,積累各種經(jīng)驗數(shù)據(jù),研究評估對實際控制影響的多種變量,逐步建立優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型關(guān)系。
5、結(jié)論:
經(jīng)過一年多的運行實踐表明,杏林水廠混凝投藥自動控制系統(tǒng)具有如下特點:
①由于前饋控制對原水的水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性強(qiáng),串級控制系統(tǒng)明顯改善澄清池出水水質(zhì),出水濁度長期穩(wěn)定在3~5NTU之間,符合后序工藝(V型濾池)的技術(shù)特性。
②降低了因水質(zhì)突變,人工反應(yīng)不及時所帶來的對澄清池出水濁度的波動,從而影響制水的穩(wěn)定,減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
③在編程時,還可以通過設(shè)定澄清池出水濁度的值,來達(dá)到我們所想要的水質(zhì)效果。

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