【正文】 能的實(shí)現(xiàn)作了初步的探討 。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所 呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。采用 MCGS 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了水處理過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、顯示、存盤(pán)及歷史數(shù)據(jù)回放等功能。多年來(lái)，水廠在運(yùn)行技術(shù)管理 方面已積累了不少經(jīng)驗(yàn)，特別是大型水廠，工藝和設(shè)備不斷改進(jìn)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)日趨完備，技術(shù)力量雄厚，運(yùn)行管理先進(jìn)，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)和完善水廠生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)，必將會(huì)對(duì)供水水質(zhì)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。隨著晶體管和微電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合電話專線實(shí)現(xiàn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 泵站遙測(cè)、遙訊、遙控；而濾池控制已采用集成電路邏輯控制方式，濾池的運(yùn)行和反沖洗過(guò)程的控制都由程序控制器完成；在泵站采用工業(yè)計(jì)算機(jī)采集機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)，對(duì)機(jī)泵運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并打印出生產(chǎn)報(bào)表和運(yùn)行故障。 目前，我國(guó)大中城市特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的水廠運(yùn)行自動(dòng)化程度有很大提高，大量國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化控制技術(shù)和設(shè)備進(jìn)入我國(guó)，在不少經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)紛紛建成了自動(dòng)化程度較高的現(xiàn)代化水廠，長(zhǎng)春自來(lái)水公司和北京水源九廠開(kāi)了良好先例。 20 世紀(jì)末期，世界范圍的水資源短缺、水環(huán)境惡化與突發(fā)事件構(gòu)成了飲用水供應(yīng)的三大問(wèn)題，嚴(yán)重威脅飲用水的安全性。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第二章 自來(lái)水處理工藝簡(jiǎn)介 自來(lái)水處理工藝 概述 水處理工藝流程由不同的處理單元（混凝、沉淀 /澄清、過(guò)濾、氧化、吸附、離子交換和膜技術(shù)等）組成，每一處理單元可以去除多種污染物，經(jīng)適當(dāng)?shù)膯卧幚砗?，就可以將水源水處理成為達(dá)標(biāo)的自來(lái)水 。過(guò)濾是利用顆粒狀濾料（如石英砂、白煤等）截留經(jīng)過(guò)沉淀后水中殘留的顆粒物，進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，降低水的渾濁度。對(duì)于未受污染的水源水，常規(guī)處理后能夠達(dá)到生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其一般化學(xué)指標(biāo)和毒理學(xué)指標(biāo)可以滿足對(duì)健康的要求。相反，當(dāng)原水內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 渾濁度高或含沙量大時(shí)，應(yīng)在水廠進(jìn)水口處增設(shè)預(yù)沉池或沉沙池在進(jìn)行常規(guī)處理。又如原水硬度過(guò)高時(shí)，須將硬水加以軟化，含鹽量不符合要求時(shí)，可采取除鹽和咸水淡化等處理。 目前污染水源水處理的對(duì)象主要是有機(jī)污染物、氨氮和消毒副產(chǎn)物等，而有機(jī)污染是常規(guī)水處理所難以去除的，特別是溶解有機(jī)物根本無(wú)法去除。 當(dāng)水源受到嚴(yán)重污染時(shí)， 在常規(guī)處理技術(shù)外，可根據(jù)需要在增加預(yù)處理 /深度處理。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 水廠中的污水和污泥來(lái)源于混凝時(shí)的鐵、鋁氫氧化物沉淀、石灰軟化和除鐵除錳工藝中的沉淀池排泥和快濾池沖洗。 一般污泥處理方法可有下列幾種，須根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門(mén)的規(guī)定做出選擇：直接排入天然江河中；排入城市污水系統(tǒng)中；排入固定的污水塘中；作 為填土進(jìn)行填埋；土地利用；廢水部分和全部回收利用。 飲用水處理時(shí)，原水中雜質(zhì)顆粒的大小，通常在 ~100181。 過(guò)濾 系統(tǒng) 過(guò)濾是原水（沉淀水）通過(guò)顆粒介質(zhì)（如無(wú)煙煤、石英砂、硅藻土等，統(tǒng)稱濾料）以去除水中懸浮雜質(zhì)使水澄清的過(guò)程。在本設(shè)計(jì)中，為了使其達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)，所使用的過(guò)濾器依次為多介質(zhì)過(guò)濾器、 活性炭吸附 和 精密過(guò)濾器 ，最后并通過(guò)反滲透膜處理，使水質(zhì)達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴坎粌H能吸附水中的各種污染物，還可以吸附廢氣中的 SO2 等污染物，因此在環(huán)保、水內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 處理等領(lǐng)域有著廣泛的用途。濾孔孔徑應(yīng)與水中所含雜質(zhì)的 顆 粒相匹配，避免過(guò)粗或過(guò)細(xì)。如果在 A 的上面施加一個(gè)滲透壓的壓力△ p，則水的流動(dòng)方向改變，于是水中的鹽份被半透膜截留，達(dá)到去除效果，此即反滲透原理。也去除了前邊幾個(gè)過(guò)濾器無(wú)法去除的其他污染物或顆粒。我國(guó)長(zhǎng)期以氯為主要消毒劑，在滅活 致病微生物、除鐵除錳、除色度等方面取得了很好效果。 本文的水源以黃河水為例，所選用的是濾后消毒，即水源經(jīng)過(guò)絮凝、沉淀和過(guò)濾后，水中剩余的主要是細(xì)菌 ，所以只需通過(guò)氯消毒，并保證留有一定量余氯，以防止微生物再生或有其他來(lái)源的細(xì)菌，確保水質(zhì)安全。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） （ 2） 出 水系統(tǒng) 水泵和泵站是水廠的重要組成部分，是保證供水（包括水量和水壓）的必要設(shè)施，除了水源有足夠高可以重力供水（如由高地蓄水庫(kù)供水）的個(gè)別水廠外，從水源取水直至清水的輸送，都是由水泵完成。選泵過(guò)大或揚(yáng)程 過(guò)高，這樣會(huì)造成浪費(fèi)能源的現(xiàn)象，一臺(tái)效率較高的水泵，如果用在揚(yáng)程過(guò)低的場(chǎng)合，就只能在低效率的狀況下運(yùn)行，導(dǎo)致動(dòng)力單耗較高。 在城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)中，除了少數(shù)小型城鎮(zhèn)或大型工廠采用水塔調(diào)節(jié)供水外，一般城市大多數(shù)用離心泵直接輸水到配水管網(wǎng)，并用并聯(lián)水泵的方法，隨時(shí)增加或減少水泵的臺(tái)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)流量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第三章 自來(lái)水處理 過(guò)程自動(dòng) 測(cè)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 自來(lái)水處理 測(cè)控 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 為了優(yōu)化水處理過(guò)程，可以將設(shè)備和工藝的檢測(cè)以及工藝的控制結(jié)合起來(lái)，如圖 所示。 為了保證水廠生產(chǎn)正常進(jìn)行，在工藝流程中配置適當(dāng)?shù)臋z測(cè)儀表用以檢測(cè)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)運(yùn)行安全、保證水質(zhì)、降低能耗和藥耗都是必要的。例如，采用等速過(guò)濾的濾池，每一濾池用單獨(dú)的流量計(jì)以控制流量，測(cè)定溶解化學(xué)藥劑的水量則用較小的流量計(jì)。以上各項(xiàng)的檢測(cè)點(diǎn)，可以根據(jù)需要設(shè)置在取水構(gòu)筑物、主要水處理構(gòu)筑物、清水池、二級(jí)泵站等處以及機(jī)電設(shè)備上，并配有狀態(tài)顯示與報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與記錄系統(tǒng)等。 較大和專門(mén)的電動(dòng)機(jī)要有保護(hù)裝置，如振動(dòng)開(kāi)關(guān)、相損失檢測(cè)器和倒相檢測(cè)器等。 水處理過(guò)程的監(jiān)測(cè)與控制儀表包括：流量計(jì)、壓力計(jì)、液位計(jì)、溫度計(jì)、水質(zhì)在線檢測(cè)儀、變送器和顯示儀表等。 （ 1） 開(kāi)環(huán)控制 這是水處理最簡(jiǎn)單最常用的自動(dòng)控制方式，并不應(yīng)用控制器，它是根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 行調(diào)節(jié)，例如根據(jù)所處理的水量確定藥劑的投加量，即藥物流量和水廠流量成線性比例關(guān)系改變，這種方式當(dāng)水質(zhì)不變時(shí)可以得到滿意的結(jié)果。所謂反饋或閉環(huán)控制是以測(cè)定結(jié)果為 依據(jù)，例如根據(jù)測(cè)定的水質(zhì)參數(shù)（ pH 值、渾濁度、余氯等）來(lái)確定投加的化學(xué)藥劑就是反饋控制。這里如只用積分控制，不僅反應(yīng)很慢 而 且可能出現(xiàn)控制器的極限循環(huán)。如果過(guò)程變量變化很快，可按變化量的大小，按比例 使控制器輸出達(dá)到峰值，它的作用是補(bǔ)償積分型過(guò)程的滯后，正像上面提到的吸水井水位一樣。 （ 6） 模糊邏輯控制 水處理中模糊邏輯的應(yīng)用范圍可以是：根據(jù)輸水壓力、水泵流量、水泵轉(zhuǎn)速、水泵效率、水泵特性曲線和運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化水泵的選擇；根據(jù)水質(zhì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)使投藥達(dá)到優(yōu)化。 （ 7） 可編程邏輯控制器（ PLC） 可編程邏輯控制器（ PLC） 是工業(yè)級(jí)專用計(jì)算機(jī)，有輸入 /輸出 (I/O)子系統(tǒng)，用以檢測(cè)和控制生產(chǎn)工藝和設(shè)備。在這一系列的處理過(guò)程中 ,藥物的投加是一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。為此設(shè)計(jì)了可編程序控制器自動(dòng)控制加藥處理系統(tǒng) ,以改變傳統(tǒng)的手工操作生產(chǎn)方式 ,實(shí)現(xiàn)藥劑的自動(dòng)投加 ,達(dá)到節(jié)省藥劑、穩(wěn)定水質(zhì)、提高管理水平、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)環(huán)境的目的 ,取得了很好的效果。 混凝劑投加的自動(dòng)控制方法如下： ① 數(shù)學(xué)模型法 根據(jù)原水水質(zhì)參數(shù)（渾濁度、水溫、堿度、氨氮、耗氧量）和流量對(duì)投藥量的影響，建立數(shù)學(xué)模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制以改變投 藥量。有的數(shù)學(xué)模式則是采用前饋和反饋控制相結(jié)合，既考慮原水水質(zhì)和產(chǎn)水量的變化，又考慮沉淀池或?yàn)V池的出水水質(zhì)，實(shí)行優(yōu)化控制。 ② 特性參數(shù)控制法 除了燒杯攪拌混凝實(shí)驗(yàn)外，混凝評(píng)價(jià)的其他方法有 ζ 電位和流動(dòng) 電流檢測(cè)法，可用以估計(jì)顆粒表面的電荷和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。例如，去除渾濁度的最佳條件是稍負(fù)的電位；而去除有機(jī)物的最佳條件經(jīng)常是接近零電荷點(diǎn)，即 ζ 電位為 0 時(shí)?；鶞?zhǔn)值的設(shè)定需通過(guò)試驗(yàn)，即在穩(wěn)定的原水水質(zhì)和水量條件下，投加不同混凝劑量，其中沉淀水渾濁度符合要求的一種劑量，其基準(zhǔn)值為 0。投加高分子絮凝劑也不適用，即使同一水源在不同季節(jié)， SCD的測(cè)定效果也相差很大。m的 顆粒，測(cè)定的精度和靈敏度都會(huì)下降，測(cè)定結(jié)果經(jīng)常偏低。而顆粒計(jì)數(shù)儀不僅可以測(cè)定水中雜質(zhì)顆粒的數(shù)量和大小，還可以看出混凝以后顆粒大小增加的程度，特別適用于不設(shè)沉淀池而直接過(guò)濾時(shí)，濾后水中顆粒的測(cè)定。投藥時(shí)會(huì)有不少 問(wèn)題，如投加那些藥劑，投加量的多少，在哪點(diǎn)投加等，盡管投藥可以控制整個(gè)水處理工藝的效果，但也是最易出問(wèn)題的水處理環(huán)節(jié)。運(yùn)行過(guò)程中，水的 pH 值最好能稍低些，目的是多去除些產(chǎn)生色度和消毒副產(chǎn)物母體的天然有機(jī)物，使用其他混凝劑也是這樣。如果所處理水的堿度很低，投加硫酸鋁以后， pH 值會(huì)下降到最佳混凝所需 pH 值以下，這時(shí)可適當(dāng)補(bǔ)充加堿；如果所處理的是高堿度水，則可加酸使 pH 值在最佳混凝的范圍。進(jìn)入沉淀池后，礬花與水分離而下沉，池內(nèi)的水就逐步變清。反之，如果絮凝池中可看到細(xì)小礬花，但在沉淀池進(jìn)口處還沒(méi)有泥水分離現(xiàn)象，說(shuō)明混凝劑投加量不足。但這種礬花下沉慢，受到風(fēng)浪或低溫影響時(shí)，會(huì)有少量礬花從沉淀池流出，但因數(shù)量較少對(duì)沉淀池出水渾濁度影響不大。有時(shí)過(guò)濾效果不好，甚至慮后水的渾濁度幾乎和慮前相等。如不及時(shí)增加投藥量很好混凝，等到沉淀池的上層清水逐漸流光，池水將全部變渾。 本設(shè)計(jì)所選用的水源是黃河水，它的 pH 值、溶解氧、色度和咸度等基本不變，所以在加藥之前，通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者多年經(jīng)驗(yàn)決定混合比例。所以主要影響加藥量的因素為流量。投加后能夠生成高價(jià)聚合陽(yáng)離子，在電性中和及架橋作用下使水中膠體相互絮凝。 第二，在配溶液的過(guò)程中還應(yīng)有比值控制，即以加藥量隨著稀釋水的流量變化而變化。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 主 調(diào) 節(jié) 器 副 調(diào) 節(jié) 器 調(diào) 節(jié) 閥 稀 釋 水 管 道副 測(cè) 量 變 送液 位流 量主 測(cè) 量 變 送 圖 液位流量串接控制 測(cè) 量 變 送稀 釋 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+電 機(jī) 傳 送 帶 圖 配 藥開(kāi)環(huán)比值控制 測(cè) 量 變 送原 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+控 制 閥 溶 液 管 道測(cè) 量 變 送溶 液 流 量 圖 加藥 流量單閉環(huán)比值控制 在這些控制 系統(tǒng)中，涉及到了兩個(gè)工藝過(guò)程參數(shù)，即流量、 液位，具體有液位的檢測(cè)、原水流量的檢測(cè)、稀釋水流量檢測(cè)以及控制、溶液管道流量檢測(cè)以及控制。 對(duì)于流量計(jì)形式的選擇，要考慮本身水頭損失小，耗能也小，價(jià)格適宜，經(jīng)久耐用，計(jì)量準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠，類型不要過(guò)多以便于維修。所有差壓流量計(jì)所測(cè)的流量，由變送器發(fā)出 4~20mA的直流電（ DC）信號(hào)，通過(guò)電子裝置轉(zhuǎn)換為流量讀出。只要水的電導(dǎo)率大于 5— 20181。 電磁流量計(jì)的傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器（放大器）配套使用，倆者的安裝距離有一定要求。測(cè)量時(shí)管道內(nèi)必須滿流。從傳感器引出的信號(hào)線不能和電源線平行，也不能穿在同一根鐵管內(nèi)。 ③ 超聲波流量計(jì) 超聲波流量計(jì)在給水行業(yè)大口徑管道上用的較多，形式也很多，其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高、量程大、無(wú)水頭損失、照價(jià)不因管徑加大而增加且安裝方便。 流量測(cè)量分為兩種，一種用于流量檢測(cè)，參與過(guò)程控制，以達(dá)到提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，改善生產(chǎn)工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。目前，在給水工程設(shè)計(jì)中，采用最多的是電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。（ 1~2） %，這種液位計(jì)不適用于高粘度的液體，其輸出端有開(kāi)關(guān)控制和連續(xù)輸出。 這種液位計(jì)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部分，可靠性高，安裝簡(jiǎn)單、方 便，屬于非接觸測(cè)量，且不受液體的粘度、密度影響，因此多用于藥池、藥罐、排泥水池等的液位測(cè)量。 ④ 電容式液位計(jì) 在容器內(nèi)插入電極，當(dāng)液位變化時(shí)，電極內(nèi)部介質(zhì)改變，電極間（或電極與容器壁之間）的電容也隨之變化，該電容量的變化再轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化的直流電信號(hào)。缺點(diǎn)是被測(cè)液體的介電常數(shù)不穩(wěn)定會(huì)引起誤差。 綜上所述，為滿足各方面要求，溶液池液位應(yīng)選用超聲波液位計(jì)；原水箱液位應(yīng)選用差壓式液位計(jì)。常用的方法是從濾池進(jìn)水渠發(fā)送水位信號(hào)到 PI 水位控制器，據(jù)控制器的輸出可以調(diào)整每一濾池流量控制器的流量設(shè)定值。 應(yīng)用積分控制時(shí)，需要適當(dāng)?shù)倪B鎖裝置，使水廠不運(yùn)行時(shí)流量為零，而水廠啟動(dòng)時(shí)為最小流量設(shè)定值。沖洗的過(guò)程已