自來水廠混凝劑自動(dòng)精準(zhǔn)投加系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行西安泰金工業(yè)電化學(xué)技術(shù)有限公司陜西西安710065自來水廠的重要性不言而喻。收集水廠近一年的原水濁度、待濾水濁度和混凝劑PLCPLC關(guān)鍵詞：自來水廠；混凝劑；自動(dòng)精準(zhǔn)投加；系統(tǒng)建設(shè)引言歷年來，自來水廠存在投加混凝劑系統(tǒng)控制、排泥系統(tǒng)控制、濾池反沖控制等三大控制難點(diǎn)，現(xiàn)階段并沒有非常成熟的控制處理手段，其中投加混凝劑系統(tǒng)的控制是生產(chǎn)運(yùn)行的痛點(diǎn)。一是水廠投加混凝劑（混凝劑投加）是制水工藝中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，控制好壞直接影響到出水水質(zhì)，而出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)是水廠生產(chǎn)運(yùn)行控制的紅線。二是影響因素多、控制困難，源水流量、濁度、溫度、PH的變化都會(huì)決定投加混凝劑量的變化。三是反饋滯后，以一個(gè)10萬噸的平流沉淀池為例，經(jīng)實(shí)測(cè)投加混凝劑量變化需經(jīng)2小時(shí)后才能監(jiān)測(cè)到明顯的水質(zhì)變化。研究背景供水企業(yè)處理工藝的優(yōu)化運(yùn)行，是提高水廠運(yùn)行與管理水平的重要內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，關(guān)鍵在于：①合理選定系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的相關(guān)變量；②準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)；③尋優(yōu)調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行。其中，①和②是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的先決條件?；炷撬幚砉に嚨年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，混凝劑投加量的準(zhǔn)確與否將直接影響出水水質(zhì)，混凝劑投加量不足則出水濁度不達(dá)標(biāo)，增加后續(xù)處理工藝的負(fù)荷；反之，混凝劑投加量過大不僅增加制水成本，還會(huì)導(dǎo)致出水鋁離子有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)?；炷齽┩都恿康拇_定主要有經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)法、燒杯實(shí)驗(yàn)法、模擬濾池法和數(shù)學(xué)模型法等。目前，大部分傳統(tǒng)的自來水廠采用燒杯實(shí)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y(cè)法相結(jié)合，實(shí)施對(duì)混凝劑投加的控制。水廠化驗(yàn)室采用燒杯實(shí)驗(yàn)法確定混凝劑投加量與原水濁度之間的關(guān)系，并結(jié)合觀察平流沉淀池中礬花的密實(shí)情況，確定混凝劑投加量。燒杯實(shí)驗(yàn)法是在實(shí)驗(yàn)室相對(duì)理想的狀態(tài)下進(jìn)行的，模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)存在一些差異，實(shí)際混凝劑投加量與當(dāng)班操作工人的經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)，會(huì)出現(xiàn)投藥量隨操作工人的不同而變化的現(xiàn)象，繼而使待濾水濁度也產(chǎn)生一些變化。為了更加準(zhǔn)確地控制混凝劑投加，穩(wěn)定出水水質(zhì)且減少人為主觀判斷失誤，通過對(duì)來自生產(chǎn)實(shí)際的大量PLC實(shí)現(xiàn)混凝劑的自動(dòng)投加，可為水廠將要實(shí)施的優(yōu)化運(yùn)行提供可能。投加混凝劑系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)污水經(jīng)過生化二級(jí)處理后，出水仍不能滿足受納水體的排放要求時(shí)，為提高水資源的利用率，需要進(jìn)一步降低出水中的COD、BOD5、SS等污染物指標(biāo)。國(guó)內(nèi)污水處理廠投藥系統(tǒng)一般是憑借制水工人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行混凝劑投加，很難保證水質(zhì)安全。我國(guó)大部分水處理工藝仍然由人工操作控制配投設(shè)備，難以根據(jù)工藝要求及時(shí)準(zhǔn)確地控制投加量。向水中投加一定量的混凝劑，是由藥液配投系統(tǒng)（也稱投加混凝劑系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)的，藥液配投系統(tǒng)就是將混凝過程需要的混凝劑送到混凝池投加點(diǎn)，多數(shù)水質(zhì)事故都與混凝效果不好有關(guān)，并且投藥系統(tǒng)不能及時(shí)、準(zhǔn)確地將混凝過程需要的混凝劑送到混凝池。投加混凝劑系統(tǒng)可以充分應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，解決目前混凝劑藥液配投系統(tǒng)存在的各種問題。因此，研究投加混凝劑系統(tǒng)及其自動(dòng)控制技術(shù)非常重要。自來水廠混凝劑自動(dòng)精準(zhǔn)投加系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)成混凝劑應(yīng)急自動(dòng)投加系統(tǒng)，包括儲(chǔ)藥池、投加控制裝置、斷藥檢測(cè)裝置、斷電檢測(cè)裝置、缺藥檢測(cè)裝置以及遠(yuǎn)程報(bào)警模塊。儲(chǔ)藥池:安裝于配水井等混凝劑投加點(diǎn)所在構(gòu)筑物;應(yīng)急投加;(4)斷電檢測(cè)裝置:通過電磁閥失電進(jìn)行檢測(cè);進(jìn)行檢測(cè);光報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。投加混凝劑量在線計(jì)算模塊混凝劑投加去除濁度的過程涉及到物理、化學(xué)、流體力學(xué)等多種過程共同作用，受到進(jìn)水水量、濁度、混凝劑投加種類及濃度、混凝劑投加點(diǎn)攪拌強(qiáng)度、溫度、pH等多種因素的影響，因此混凝劑投加量的計(jì)算需要綜合考慮多種因素，建立基于機(jī)理的投加混凝劑量“白盒”模型帶來的技術(shù)難度大，即使將某幾個(gè)因素考慮在內(nèi)建立的半機(jī)理模型，也存在計(jì)算精度低、準(zhǔn)確性差等缺點(diǎn)，并且機(jī)理模型參數(shù)的測(cè)量、校正都存在不確定性。為了克服基于反應(yīng)機(jī)理建建立“白盒”的缺點(diǎn)及技術(shù)難度，建議采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方式，建立綜合多種參數(shù)影響下計(jì)算投加混凝劑量的“黑盒模型”。投加控制本系統(tǒng)在混凝劑儲(chǔ)藥池和投加點(diǎn)之間的管道上安裝一個(gè)斷電開啟型電磁閥，當(dāng)斷電開啟型電磁閥打開時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無需備用電源情況下的混凝劑自動(dòng)投加及遠(yuǎn)程報(bào)警。該應(yīng)急投加混凝劑系統(tǒng)是一個(gè)重力投加混凝劑系統(tǒng)，應(yīng)急投加混凝劑量會(huì)隨貯藥箱液位下降而減小，為此需將儲(chǔ)藥池放置在適當(dāng)高度，保證在最低液位時(shí)流量可以滿足最小投加混凝劑量。儲(chǔ)藥池容積的設(shè)置需綜合考慮應(yīng)急保障的時(shí)間和混凝劑的保質(zhì)期，既要提供足夠時(shí)長(zhǎng)的應(yīng)急投加時(shí)間，又要避免頻繁更換過期混凝劑產(chǎn)生浪費(fèi)。根據(jù)《水庫型水源給水廠特定混凝劑使用技術(shù)導(dǎo)則》，自來水廠常用液體混凝劑保質(zhì)期應(yīng)不少于6個(gè)月，固體混凝劑保質(zhì)期應(yīng)不少于12個(gè)月，故常規(guī)情況主要根據(jù)需應(yīng)急投加混凝劑的時(shí)間和流量計(jì)算容積，并定期更換儲(chǔ)存混凝劑。并行單一使用的投加混凝劑系統(tǒng)投加混凝劑系統(tǒng)設(shè)有兩個(gè)相同高度的藥桶。每個(gè)藥桶都配制有獨(dú)立的攪拌機(jī)PAC12號(hào)攪拌機(jī)、2號(hào)攪拌機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，按照設(shè)定的攪拌時(shí)間（0.5h）溶解固體原藥，5%的混凝劑。0.5ha止工作并發(fā)出蜂鳴報(bào)警，任一攪拌機(jī)連續(xù)工作3h后，自動(dòng)關(guān)閉。值班人員在系PAC自來水。結(jié)語根據(jù)水廠的實(shí)際情況建立了混凝劑投加數(shù)學(xué)模型，搭建了混凝劑自動(dòng)投加系統(tǒng)，使用的設(shè)備多為自來水廠常規(guī)配置，基本無需另行增加，不增加自來水廠的運(yùn)營(yíng)成本，適合我國(guó)自來水廠的自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造；該系統(tǒng)能根據(jù)原水和待濾水的濁度變化，實(shí)時(shí)地調(diào)整混凝劑的投加量，實(shí)現(xiàn)混凝劑的精準(zhǔn)投加，有效穩(wěn)定出水水質(zhì)。試運(yùn)行表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，節(jié)省混凝劑用量；且該系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，能減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度和人為主觀判斷失誤，在自來水廠具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)[J]版,2016(6):00281.郭輝,趙毅.