【正文】 在過(guò)濾一章介紹過(guò)，其順序是關(guān)閉進(jìn)水閥打開(kāi)出水閥使濾池內(nèi)的水位下降，關(guān)閉出水閥，開(kāi)啟放水閥、鼓風(fēng)機(jī)或表面沖洗裝置，進(jìn)氣閥緩慢開(kāi)啟，沖洗泵啟動(dòng)，反沖洗進(jìn)水閥緩慢打開(kāi)，關(guān)閉空氣沖洗或表面沖洗閥，反沖洗泵流量從最低值到最高值， 然 后又回到低 的 流量，關(guān)閉表面沖洗泵，關(guān)閉排水閥，濾池進(jìn)入反沖洗，再關(guān)閉反沖洗閥和沖洗泵，關(guān)閉排水閥，開(kāi)啟進(jìn)、出水閥，然后可以開(kāi)始另一周期的過(guò)濾。 可編程序控制器（ PLC）在濾池控制中得到廣泛應(yīng)用。有時(shí)還要考慮到從開(kāi)車(chē)到參數(shù)達(dá)到正常生產(chǎn)時(shí)，氣相和液相濃度和密度的變化； ⑤ 被測(cè)對(duì)象容器的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、容器內(nèi)的設(shè)備附件及各種進(jìn)出口料管口都要考慮，如塔、溶液槽、反應(yīng)器、鍋爐汽包、立罐、球罐等； ⑥ 其他要求，如環(huán)保及衛(wèi)生等要求； ⑦ 工程儀表選型要有統(tǒng)一的考慮，要求盡可能地減少品種規(guī)格，減少備品備件，以利管理； ⑧ 工藝專(zhuān)利商的具體要求。 綜上所述， 變送器 的選型，從技術(shù)上要可行，經(jīng)濟(jì)上要合理，管理上要方便。如槽、罐類(lèi)，槽的容積較小，測(cè)量范圍不會(huì)太大，罐的容積較大，測(cè)量范圍可能較大；要看介質(zhì)的物化性質(zhì)及潔凈程度，首選常規(guī)的差壓式變送器及浮筒式液位變送器，還要對(duì)接觸介質(zhì)部分的材質(zhì)進(jìn)行選擇；對(duì)有些懸浮物、泡沫等介質(zhì)可用單法蘭式差壓變送器。 過(guò)濾及其反沖洗 系統(tǒng) 測(cè)控 儀表選型 在該測(cè)控系統(tǒng)中 ，主要涉及的控制儀表為 差壓變送器 和 差壓 表，所以主要儀表選型為 差壓變送器 和 差壓 表的選型。 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 ） PdT進(jìn)水PI出水PI201202203PdI211 圖 過(guò)濾器控 制 結(jié) 構(gòu) 許多水廠用手工進(jìn)行濾池沖洗，這時(shí)在管廊內(nèi)有控制臺(tái)，可以就近進(jìn)行閥門(mén)閉等操作。 過(guò)濾反沖洗測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 有下列情況之一時(shí)濾池即需反沖洗：已經(jīng)達(dá)到濾池的最高允許水頭損失、較長(zhǎng)的過(guò)濾運(yùn)行時(shí)間和較高的慮后水渾濁度，或按照預(yù)定的時(shí)間表進(jìn)行沖洗，或根據(jù)操作人員的判斷。當(dāng)濾池進(jìn)水渠的水位下降，最后使內(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 ） 水位誤差下降到零，而水位控制器的積分項(xiàng)保持所增加的流量控制 設(shè)定值。 在過(guò)濾過(guò)程中，主要涉及的是濾池內(nèi)流量流速。 當(dāng)測(cè)量范圍不超過(guò) 2m 時(shí)，采用棒狀、板狀、同軸電極；當(dāng)測(cè)量范圍超過(guò) 2m 時(shí)，采用纜式電極。（ ~2） %。 ③ 差壓式液位計(jì) 差壓式液位計(jì)可用于高位水池的水位連續(xù)測(cè)量，精確度要求高時(shí)可用差壓式智能變內(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 ） 送器。 ② 超聲波液位計(jì) 超聲波水位傳感器是非接觸型，根據(jù)超聲波發(fā)射和從液面接受的時(shí)間確定液位高度，其精確度為 177。 水處理中常用的液位計(jì)及選型要點(diǎn)如下： ①浮球式液位計(jì) 在液體中放入一個(gè)空心的浮球，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球產(chǎn)生與液位相同的位移。在供水企業(yè)最主要的 8 項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中，有 3 項(xiàng)指標(biāo)是以流量計(jì)測(cè)量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。 另外， 超聲波流量計(jì) 大多使用微處理機(jī)，根據(jù)菜單提示，按順序輸入所測(cè)管道管徑 、管材、內(nèi)襯材料厚度、所測(cè)介質(zhì)，安裝好傳感器，流量計(jì)會(huì)自動(dòng)處理，顯示流量、流速。電磁流量計(jì)的直徑可等于或小于管道直徑。傳感器水平安裝時(shí)應(yīng)低于連接管道，垂直安裝時(shí)水流方向應(yīng)從下向上，否則會(huì)有很大的干擾信號(hào)，甚至不能使用。 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 ） 電磁流量計(jì)的傳感器所發(fā)出的流量信號(hào)很小，為減少干擾信號(hào)，應(yīng)有接地線，接地線用直徑 1~2mm 的銅絲，埋在深度至少 1m 的地下接地棒上，不允許把地線接在公共地線或自來(lái)水管上。 電磁流量計(jì)是根據(jù)管道中的流速來(lái)測(cè)定流量，在管道 內(nèi)裝一對(duì)電極，使管道在磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)，能導(dǎo)電的水在管中流過(guò)時(shí)，切割磁場(chǎng)的磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)和平均流速承正比，電勢(shì)通過(guò)電極引出。差壓式流量計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。 水廠使用的流量計(jì)大致有文氏管流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、插入式渦輪、渦街流量計(jì)等，分述如下 ： ① 差壓流量計(jì) 差壓（ DP）流量計(jì)是根據(jù)管道中的流量和節(jié)流裝置倆側(cè)壓力差的平方根成正比的原理來(lái)測(cè)定流量，節(jié)流裝置有文丘里管、孔板和噴嘴等。 （ 1） 流量檢測(cè)儀 測(cè)定流量用的儀表叫做流量計(jì)，它是水廠進(jìn)行生產(chǎn)管理、計(jì)量和經(jīng)濟(jì)核算的必須儀表。 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 ） LTLCFC稀釋水FTK藥SC115116117118119M 圖 配藥 控制系統(tǒng)圖 絮凝劑工藝水1FI111FT1KFC22FT112113114 圖 加藥控制系統(tǒng)圖 加藥系統(tǒng) 測(cè)控儀表選型 該測(cè)控系統(tǒng)包括一個(gè)串接控制系統(tǒng)、兩個(gè)比值控制系統(tǒng)。 由于本設(shè)計(jì)中以黃河水為原水，并且是北方的水廠，所以溫度較低，色度較高，所以選用聚合氯化鋁，成本不僅低并且能夠達(dá)到工藝要求。 首先是混凝劑的選定 ， 在所有混凝劑中，聚合氯化鋁是一種無(wú)機(jī)高分子混 凝劑，簡(jiǎn)稱(chēng) PAC。其變化因素基本忽略不計(jì)。投加過(guò)量混凝劑的時(shí)間要延續(xù)到原水水質(zhì)好轉(zhuǎn)時(shí)為止 本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)控制加藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要根據(jù)地區(qū)和水質(zhì)不同，例如混凝劑品種、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 ） 流量、水溫、 pH 值、溶解氧和咸度等都會(huì)影響混凝效果，熟練的運(yùn)行人員憑自身的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察，就能很好進(jìn)行控制。 因暴雨等原因使原水渾濁度突然升高，如發(fā)現(xiàn)絮凝池后部的礬花很少，而沉淀池進(jìn)口處表層水很 清，可是水面下 1m處卻看到渾水進(jìn)入，這是沉淀池水質(zhì)即將變壞的預(yù)兆。如在絮凝池出口處和沉淀池進(jìn)口處見(jiàn)不到小雪花狀的礬花，同時(shí)也沒(méi)有泥水分離現(xiàn)象，說(shuō)明投藥量不夠。在絮凝池進(jìn)口處不能清楚看到礬花，直到絮凝池中段和出口處才看到有小雪花般的礬花。至于沉淀水的渾濁度是多少才合適，要由當(dāng)時(shí)的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)決定，比如過(guò)去設(shè)計(jì)時(shí)，沉淀水渾濁度采用 10 度以下，現(xiàn)在有了內(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 ） 新的水質(zhì)規(guī)范，沉淀水渾濁度可能需要降低到 2~3NTU 甚至小于 1NTU,才可進(jìn)入濾池，要求更高了。 ② 投藥經(jīng)驗(yàn) 有些水廠根據(jù)生產(chǎn)上的礬花絮凝和沉淀情況，來(lái)判斷投藥量和沉淀池的運(yùn)行情況，其經(jīng)驗(yàn)如下。硫酸鋁投加到水中后，應(yīng)盡快分散到水中，這樣效果最佳，否則如隨意混合就會(huì)浪費(fèi)藥劑。 ① 需加足夠數(shù)量的混凝劑，用以中和原水中膠體顆粒的電荷，并產(chǎn)生氫氧化物沉淀，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 ） 達(dá)到網(wǎng)捕和卷掃水中膠體的作用，有些混凝劑如聚合氯化鋁和某些集合電解質(zhì)，混凝時(shí)比 較多的是電荷中和作用，而硫酸鋁、三氯化鐵和硫酸亞鐵則兼有電荷中和與網(wǎng)捕和卷掃的作用?；炷齽┩都恿恳话闶怯苫?yàn)室通過(guò)攪拌試驗(yàn)決定 ，但生產(chǎn)運(yùn)行情況同試驗(yàn)結(jié)果總有差異，所以加藥量還需根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行情況適當(dāng)調(diào)整。m，而隱孢子蟲(chóng)和賈第蟲(chóng)的大小都為 2~10181。改正的方法可采用以原水流量為前饋， SCD 值為反饋的投藥方式。投藥控制儀設(shè)定了正負(fù)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 ） 投藥量幅度，在這范圍內(nèi)投藥泵的 加藥量不變，可無(wú)需頻繁的調(diào)整。當(dāng)然每種測(cè)定方法隨原水水質(zhì)而異，并且季節(jié)性的水質(zhì)變化也會(huì)影響最佳的混凝劑投加量。還有用光電原理測(cè)定絮凝顆粒特性等，對(duì)加藥量進(jìn)行控制。 由于各地水源水質(zhì)不同，所選用的水質(zhì)參數(shù)也有各地的特點(diǎn)，可靠的原始水質(zhì)資料內(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 ） 年限有長(zhǎng)短，以致所建立的數(shù)學(xué)公式不可能相互套用。前饋控制可由模擬沉淀池或?yàn)V池，或用流動(dòng)電流法確定投藥量；而反饋控制是根據(jù)沉淀池或?yàn)V池的出水水質(zhì)，對(duì)前饋投藥量加以微調(diào)，達(dá)到提高水質(zhì)和降低藥耗的效果。這些方法在原水水質(zhì)變化不大時(shí)是可行的，但有些水源的水質(zhì)瞬時(shí)變化，水廠制水量也有波動(dòng)，如果由人工確定 投藥量，往往會(huì)降低水質(zhì)合格率并增加藥耗。目前 ,全國(guó)大多數(shù)自來(lái)水企業(yè)的藥物投加還停留在傳統(tǒng)的手工方式上 ,實(shí)際生產(chǎn)中完全憑借工作人員內(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 ） 的經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察判斷出水水質(zhì) ,然后根據(jù)具體情況采用 手工投入藥物。本設(shè)計(jì)中濾池反沖洗控制采用了該控制方式?？刂葡到y(tǒng)的核心是模糊控制器，由控制規(guī)則庫(kù)和推理運(yùn)算器組成。微分控制通常用于溫度控制和水質(zhì)分析控制，當(dāng)慣性引起明顯的過(guò)程滯后時(shí) ，而應(yīng)考慮加入微分控制。 為此應(yīng) 利用 比例積分控制，因?yàn)楸壤e分控制較積分控制動(dòng)作 更 快，會(huì)獲得更好的控制效果。 （ 3） 比 值 控制 比 值 控制是保持兩種控制量的比值為常數(shù)的控制方式，例如原水量為 Q 混凝劑 投加量為 q，則比值 K=Q/q，運(yùn)行可手動(dòng)設(shè)置 K值，自控系統(tǒng)會(huì)隨著原水量的變化而按比例改變 混凝劑 投加量。前饋控制 是 開(kāi)環(huán)控制的一種特殊控制情況，因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)并不檢測(cè)由于控制而使工藝過(guò)程變化所發(fā)生的影響。 水廠生產(chǎn)自動(dòng)控制 水廠的自動(dòng)控制越來(lái)越復(fù)雜， 這些系統(tǒng)及設(shè)備 需要有自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí) 的人員 進(jìn)行 使用與維護(hù) ，所有設(shè)計(jì)工作 也 需由自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)人員來(lái)完成，為了保證自動(dòng)控系統(tǒng)的精確度和減少故障，每一細(xì)節(jié)都需仔細(xì)考慮，在這里先做一般介紹。 （ 2） 檢測(cè)儀表 自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中的一個(gè)主要子系統(tǒng)，它一般由傳感器、變送器和顯示器組成。例如余氯測(cè)定儀可以保證水廠出水中有足夠的余氯；在線顆粒計(jì)數(shù)器可以將濾池性能和濾后水中懸浮固體的相對(duì)顆粒大小分步檢測(cè)出來(lái)；濁度儀可以及時(shí)控制濾池沖洗，是濾池處于最佳狀態(tài)。 工藝檢測(cè)是為了保證水廠生產(chǎn)的正常運(yùn)行，而在各工藝過(guò)程中監(jiān)測(cè)有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，以保證出水水質(zhì)，降低藥耗能耗，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。 所謂水力檢測(cè)是指原水在從取水口進(jìn)入水廠直到處理后水流出水廠的過(guò)程中，在水力條件上應(yīng)加以精 確 的檢測(cè)和控制，使水廠的產(chǎn)水能力隨時(shí)滿足城市和工業(yè)用水的需要。無(wú)論水廠的規(guī)模大小如何，要順序而及時(shí)地將過(guò)程參數(shù)或變量進(jìn)行正確記錄，必須配備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便相互協(xié)調(diào)工藝和設(shè)備的檢測(cè)以及實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的控制。 因此，根據(jù)本供水系統(tǒng)的情況，并為適應(yīng)流量變化的需要，本設(shè)計(jì)選用離心泵直接輸送水到配水管網(wǎng)，用并聯(lián)水泵的方法來(lái)供水。選泵時(shí)，不應(yīng)只按最大供水量時(shí)達(dá)到最高效率為準(zhǔn)，而應(yīng)考慮經(jīng)常供水量，水泵能在最高效率范圍內(nèi)運(yùn)行，所以要注意選用高效區(qū)范圍大的水泵，同時(shí)應(yīng)選擇效率高、損耗低的配套電動(dòng)機(jī)。 要正確使用水泵，首先要合理選擇水泵。以前水廠中由人工操作的加氯設(shè)備，配有加氯機(jī)、氯瓶和稱(chēng)氯瓶質(zhì)量的磅秤等，但人工加氯往往存在加氯量調(diào)節(jié)滯后、余氯量不穩(wěn)定等問(wèn)題。稱(chēng)為再次消毒，氯可以同時(shí)達(dá)到上述目標(biāo)。 加氯系統(tǒng)及出水 系統(tǒng) （ 1） 加氯系統(tǒng) 飲用水處理中，加氯消毒以控制水致疾病已經(jīng)取得很大成功。反滲透裝置用于處理苦咸水所需的進(jìn)水壓力，當(dāng)總?cè)芙夤腆w在 1g/L 時(shí)可采用低壓（ ～ ），總?cè)芙夤腆w在 5g/L 時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)壓（ ～ ），海水淡化（總?cè)芙夤腆w大于 35g/L）時(shí)為 ～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 ） 。如圖 所示，容器 A 中放入 A 溶液， B 中放入純水，中間用半透膜 隔開(kāi)。普通砂濾能夠去除很小的固體顆粒，使出水濁度達(dá)到 1NUT 左右，但出水仍然含有大量粒徑在 1～ 5μm 的顆粒，這些顆粒是砂濾無(wú)法去除的，雖然顆粒極小，可是如果直接進(jìn)入反滲透主機(jī)，在 RO膜的濃縮作用下，仍然會(huì)造成膜元件的污染，要去除這些顆粒，就必須采用精密過(guò)濾。 活性炭是用煙煤、無(wú)煙煤、果殼或木屑等多種 原料經(jīng)碳化和活化處理制成的黑色多孔顆粒。濾池進(jìn)水中的絮凝后顆粒，在電解中和、吸附、架橋等作用下會(huì)黏附在濾料的表面上。但原水中許多產(chǎn)生渾濁度和色度的膠體很難自然下沉，只有投加混凝劑（如鐵鹽和鋁鹽）和助凝劑（如聚丙烯酰胺） ，再經(jīng)過(guò)混合和絮凝 過(guò)程，形成大顆粒的礬花，才可在沉淀和過(guò)濾時(shí)去除。水廠的水處理流程如下：原 水 箱 → 反應(yīng)器 （投加 絮凝 劑 、助凝劑 ） → 沉淀池 → 多介質(zhì)過(guò)濾裝置 → 活性炭過(guò)濾裝置 → 反滲透處理裝置 → 出水 箱，如圖 所示 。污泥中包括：濾池反沖洗廢水中的固體顆粒，鋁鹽或鐵鹽混凝劑污泥，鐵和錳沉淀物，軟化時(shí)的污泥等。 圖 所示 表示了可能采用的預(yù)處理和深度處理，以及根據(jù)水處理需要，可能投加藥劑的種類(lèi)和投加點(diǎn)。腐殖酸和富里酸會(huì)和氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷、鹵乙酸等，具有三致（致突變、致畸、致癌）特性，從自來(lái)水的致突變活性檢測(cè)呈陽(yáng)性結(jié)果內(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 ） 可以說(shuō)明這些物質(zhì)對(duì)人體健康的危害，常規(guī)處理對(duì)此也無(wú)去除效果。如圖 所示的 常規(guī)處理工藝目前仍為 世界上大多數(shù)國(guó)家的水 廠所采用，在我國(guó)約 95％以上的地表水源的自來(lái)水廠都采用常規(guī)處理工藝。 特殊的水質(zhì)需要特殊處理。對(duì)于不含有其他污染物（如鐵、猛、氟、砷等）的地下水，只需消毒就可以達(dá)到飲用水水質(zhì)要求。 常規(guī)處理工藝對(duì)水中的懸浮物、膠體物和病原微生物有很好的去除效果，對(duì)無(wú)機(jī)污染物，如某些重金屬離子和少量的有機(jī)物也有一定的去除效果。在常規(guī)處理工藝中，混凝是向原水中投加混凝 劑，使水中難以自然沉淀的懸浮物和膠體顆粒相互凝聚，生成大顆粒絮體（俗稱(chēng)礬花），然后在沉淀池中沉淀下來(lái)，最后成為污泥排除。 本課題的任務(wù) 為了更好實(shí)現(xiàn)自來(lái)水處理技術(shù)自動(dòng)化，本文介紹了自來(lái)水廠的系統(tǒng)組成、工作原理、工藝參數(shù)、控制要求以及相應(yīng)的自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。 另外，水孕育了生命，是