【正文】 ⑨ 實際的工藝情況： 考慮被測對象是屬于哪一類設(shè)備。 過濾器控制結(jié)構(gòu)如圖 所示。水廠流量增加時，濾池進水渠中的水位上升到水位控制器設(shè)定值以上時，就會增大水位控制器的輸出，于是提高了濾池流量控制器的設(shè)定值，從而使濾池流量控制閥開大。電容式液位計一般用于調(diào)節(jié)池、清水池等的液位測量。但此種方法有一定的盲區(qū)，且價格較貴。 （ 2） 液位檢測儀 選擇 液位計時應考慮以下因素：①測量對象，如被測介質(zhì)的物理和化學性質(zhì)，以及工作壓力和溫度、安裝條件、液位變化的速度等；②測量和控制要求，如測量范圍、測量（或控制）精度、顯示方式、現(xiàn)場指示、遠距離指示、與計算機接口 、安全防腐、可靠性及施工方便性。缺點是結(jié)構(gòu)較復雜，故障排除困難，抗干擾性差，對安裝地點的環(huán)境要求高。長期使用后，管道內(nèi)壁會結(jié)垢，必須定期清洗。S/cm,測量值更不受水壓、溫度、黏度、密度和電導率的影響。 流量計有不同形式，有些只能指示某一瞬時的流量，有些可以指出一段時間內(nèi)的累計流量，也就是在該段時間內(nèi)通過的總水量。其次是藥物混合液的投加，由于藥物混合液的投加是隨著原水流量而變，所以，此處選用比值控制（如圖 所示 ），從而達到控制效果。所以選用了流量比值控制，其詳細設(shè)計如下。這時除了立即投加過量混凝劑外，還要分析原水堿度夠不夠，是否需要加石灰以提高堿度等。如沉淀池進口處已看到礬花和水分離，水路分明，而 出口處卻有大量礬花帶出，出水渾濁度較高，表明投藥量過大。到沉淀池出口處，水的渾濁度可以滿足進入慮池的渾濁度要求時，說明運行正常，混凝劑投量適宜。 ③ 投加混凝劑時應有適當?shù)臈l件，例如在混合之前投加時，溶液池中的硫酸鋁濃度不低于 1%，否則在溶液池中會出現(xiàn)預絮凝現(xiàn)象而影響效果。 （ 2） 混凝劑的投加量 根據(jù)原水 水質(zhì)的測定結(jié)果，了解其變化情況后，及時調(diào)整混凝劑投加量，做到既能保證出水水質(zhì)，又節(jié)約混凝劑用量，也是運行管理的重點。在開啟或停用一臺原水泵時，因流量突然增大或減少，這時投藥效果將較差，出水渾濁度可能超標。流動電流檢測儀是一種在線檢測裝置，如圖 所示，可以連續(xù)地獲得水處理工藝性能的 資料。目前一般采用的是前饋和反饋共同控制方法。 加藥測控系統(tǒng)的設(shè)計 （ 1） 混凝劑投加的自動控制 長期以來，水廠的混凝劑投加量，有的由人工憑經(jīng)驗運行，有的采用燒杯試驗，根據(jù)原水水質(zhì)進行不同的混凝劑投加量試驗，最后求得與要求的沉淀池出水渾濁度相等的混凝劑量。 PLC 在水廠自動控制中有廣泛應用，多臺 PLC 可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化，并與計算機工作站相連。這種控制系統(tǒng)既加強了抗干擾能力又增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在投加化學藥劑過程中，如水質(zhì)參數(shù)發(fā)生變化，偏離了原先的設(shè)定值，就會自動調(diào)整投藥量，以校正這一偏差，例如，吸水井中應用高、低液位浮球開關(guān)以控制定速泵的開和關(guān) ，情況 就 是這樣。 地表水自動檢測儀表基本配置為 :地表水取水口水位和水泵吸 水井水位計；水廠進、出水的流量計；出廠水的壓力計；帶有上、下限報警裝置的清水池水位計；帶上限報警裝置的濾池水頭損失儀；沖洗水塔水位計；原水、絮凝池進水的 PH 計；原水、沉淀水、濾后水、出廠水的濁度連續(xù)測定儀等。 近年來有許多新產(chǎn)品可以進行各種生產(chǎn)工藝檢測。水力、工藝和設(shè)備等方面都需要進行檢測。白天用水量大時，增加并聯(lián)運行的水泵臺數(shù)，并聯(lián)以后可以提高水泵揚程，從而滿足城市用水量和水壓要求。 水廠泵站需消耗大量能源，在滿足用戶需求的同時，我們要注意合理使用能源，節(jié)約用電，除了提高離心泵、軸流泵等的運行效率外，必要時也需要改造更新設(shè)備，合理設(shè)計并選用合適出水系統(tǒng)。 消毒時水廠應達到的目標是，第一，去除水中致病微生物，稱為主要消毒，通常在濾前或濾后投加消毒劑，第二，在配水管網(wǎng)保持余氯，以防止微生物再生。 p半滲透膜B A純水 咸水反滲透滲透咸水純水AB半滲透膜 圖 滲透和反滲透原理圖 一般，進水壓力增加時，膜技術(shù)去除作用會相應增大。 精密過濾器（保安過濾器） 是 用以去除極微小的顆粒。在濾池中，顆粒介質(zhì)的排列總是上面細下面粗，濾料之間的孔隙尺寸也是從上向下越來越大。 自來水處理工藝流程 水廠從河里抽上的水源水中會有各種不同的雜質(zhì)，例如常會含有粘土、砂、水草、腐殖質(zhì)、某些鹽類，還有細菌、病毒、寄生蟲、有機污染物等對人體有害物質(zhì)，生活飲用水對水質(zhì)的要求是無色、無嗅、無味、不渾濁、無有害物質(zhì)、不含傳染病菌，所以水在送往用戶前，必須經(jīng)過澄清、消毒等工藝環(huán)節(jié)的處理，使之符合用戶對水質(zhì)的要求。即在水廠流程的起端增加預處理（生物預處理、強化混凝、用氯、臭氧、高錳酸鉀、過氧化氫等預氧化、投加粉末活性炭等）、或在快濾池以后增加深度處理，如增加臭氧 活性炭吸附或生物活性炭濾池等。 目前水廠飲用水處理主要采用常規(guī)處理，即投藥、混合、絮凝、沉淀、澄清或氣浮、過濾和消毒的工藝流程。 以地下水為水源時，常規(guī)處理工藝比較簡單，主要是去除水中可能存在的病原微生物。 常規(guī)處理 以地表水為水源時，常規(guī)處理主要是去除懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和病原微生物。由于多種因素，我國水廠自動化水平并不是很高，各地發(fā)展也不平衡，在中小城市和城鎮(zhèn)水廠，自動化程度較低，有些還保持人工操作。 水廠生產(chǎn)檢測和自動控制的目的是提高生產(chǎn)過程的可靠性和安全性，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和低耗供水，降低運行人員的勞動強度，提高管理水平和勞動生產(chǎn)率，最終取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。該系統(tǒng)以現(xiàn)場控制層和管理控制層兩個層次為主 ,形成集中監(jiān)視、分散控制的非階層性控制策略。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學校規(guī)定處理。有些早期建成的水廠往往缺乏必要的檢測儀表，管理水平相對不高 ， 管理人員的技術(shù)知識還有待提高；有些水場技術(shù)力量不足，在水廠運行方面滿足不了現(xiàn)代化的要求；還有些水廠的先進設(shè)備沒有得到很好的利用，水處理的效果還不穩(wěn)定，電耗、藥耗和 水耗指標還比較高。到了 20 世紀 90 年代，我國計算機技術(shù)和自 動化儀表技術(shù)迅速發(fā)展，國外先進技術(shù)和設(shè)備引進，形成了水廠集中檢測、分散控制的集散型控制系統(tǒng)（ DCS）。 本課題的任務 為了更好實現(xiàn)自來水處理技術(shù)自動化，本文介紹了自來水廠的系統(tǒng)組成、工作原理、工藝參數(shù)、控制要求以及相應的自動測控系統(tǒng)和自動保護系統(tǒng)。 常規(guī)處理工藝對水中的懸浮物、膠體物和病原微生物有很好的去除效果，對無機污染物，如某些重金屬離子和少量的有機物也有一定的去除效果。 特殊的水質(zhì)需要特殊處理。腐殖酸和富里酸會和氯反應生成消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷、鹵乙酸等，具有三致（致突變、致畸、致癌）特性，從自來水的致突變活性檢測呈陽性結(jié)果內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 可以說明這些物質(zhì)對人體健康的危害，常規(guī)處理對此也無去除效果。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，軟化時的污泥等。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)過混合和絮凝 過程，形成大顆粒的礬花，才可在沉淀和過濾時去除。 活性炭是用煙煤、無煙煤、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。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。 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。以前水廠中由人工操作的加氯設(shè)備，配有加氯機、氯瓶和稱氯瓶質(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)定等問題。選泵時，不應只按最大供水量時達到最高效率為準，而應考慮經(jīng)常供水量，水泵能在最高效率范圍內(nèi)運行，所以要注意選用高效區(qū)范圍大的水泵，同時應選擇效率高、損耗低的配套電動機。無論水廠的規(guī)模大小如何，要順序而及時地將過程參數(shù)或變量進行正確記錄，必須配備計算機系統(tǒng)，以便相互協(xié)調(diào)工藝和設(shè)備的檢測以及實現(xiàn)工藝參數(shù)的控制。 工藝檢測是為了保證水廠生產(chǎn)的正常運行，而在各工藝過程中監(jiān)測有關(guān)運行參數(shù)，以保證出水水質(zhì)，降低藥耗能耗，實現(xiàn)科學管理。 （ 2） 檢測儀表 自動化檢測儀表是自控系統(tǒng)中的一個主要子系統(tǒng)，它一般由傳感器、變送器和顯示器組成。前饋控制 是 開環(huán)控制的一種特殊控制情況，因為控制系統(tǒng)并不檢測由于控制而使工藝過程變化所發(fā)生的影響。 為此應 利用 比例積分控制，因為比例積分控制較積分控制動作 更 快，會獲得更好的控制效果。控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器，由控制規(guī)則庫和推理運算器組成。目前 ,全國大多數(shù)自來水企業(yè)的藥物投加還停留在傳統(tǒng)的手工方式上 ,實際生產(chǎn)中完全憑借工作人員內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的經(jīng)驗來觀察判斷出水水質(zhì) ,然后根據(jù)具體情況采用 手工投入藥物。前饋控制可由模擬沉淀池或濾池，或用流動電流法確定投藥量；而反饋控制是根據(jù)沉淀池或濾池的出水水質(zhì)，對前饋投藥量加以微調(diào)，達到提高水質(zhì)和降低藥耗的效果。還有用光電原理測定絮凝顆粒特性等，對加藥量進行控制。投藥控制儀設(shè)定了正負內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（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，可無需頻繁的調(diào)整。m，而隱孢子蟲和賈第蟲的大小都為 2~10181。 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)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 達到網(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。 ② 投藥經(jīng)驗 有些水廠根據(jù)生產(chǎn)上的礬花絮凝和沉淀情況，來判斷投藥量和沉淀池的運行情況，其經(jīng)驗如下。在絮凝池進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。 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，而沉淀池進口處表層水很 清，可是水面下 1m處卻看到渾水進入，這是沉淀池水質(zhì)即將變壞的預兆。其變化因素基本忽略不計。 由于本設(shè)計中以黃河水為原水，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到工藝要求。 （ 1） 流量檢測儀 測定流量用的儀表叫做流量計，它是水廠進行生產(chǎn)管理、計量和經(jīng)濟核算的必須儀表。差壓式流量計的特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格較低。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 電磁流量計的傳感器所發(fā)出的流量信號很小，為減少干擾信號，應有接地線，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水管上。電磁流量計的直徑可等于或小于管道直徑。在供水企業(yè)最主要的 8 項經(jīng)濟指標中，有 3 項指標是以流量計測量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。 ② 超聲波液位計 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間確定液位高度，其精確度為 177。（ ~2） %。 在過濾過程中，主要涉及的是濾池內(nèi)流量流速。 過濾反沖洗測控系統(tǒng)的設(shè)計 有下列情況之一時濾池即需反沖洗：已經(jīng)達到濾池的最高允許水頭損失、較長的過濾運行時間和較高的慮后水渾濁度，或按照預定的時間表進行沖洗，或根據(jù)操作人員的判斷。 過濾及其反沖洗 系統(tǒng) 測控 儀表選型 在該測控系統(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。 綜上所述， 變送器 的選型，從技術(shù)上要可行，經(jīng)濟上要合理，管理上要方便。 可編程序控制器（ PLC）在濾池控制中得到廣泛應用。 應用積分控制時，需要適當?shù)倪B鎖裝置，使水廠不運行時流量為零，而水廠啟動時為最小流量設(shè)定值。 綜上所述，為滿足各方面要求，溶液池液位應選用超聲波液位計；原水箱液位應選用差壓式液位計。 ④ 電容式液位計 在容器內(nèi)插入電極，當液位變化時，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)化成標準化的直流電信號。（ 1~2） %，這種液位計不適用于高粘度的液體，其輸出端有開關(guān)控制和連續(xù)輸出。 流量測量分為兩種，一種用于流量檢測，參與過程控制，以達到提高生產(chǎn)自動化水平，改善生產(chǎn)工藝條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。從傳感器引出的信號線不能和電源線平行，也不能穿在同一根鐵管內(nèi)。 電磁流量計的傳感器和信號轉(zhuǎn)換器（放大器）配套使用，倆者的安裝距離有一定要求。所有差壓流量計所測的流量，由變送器發(fā)出 4~20mA的直流電（ DC）信號，通過電子裝置轉(zhuǎn)換為流量讀出。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（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 量 變 送液 位流 量主 測 量 變 送 圖 液位流量串接控制 測 量 變 送稀 釋 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+電 機 傳 送 帶 圖 配 藥開環(huán)比值控制 測 量 變 送原 水 流 量比 值 器調(diào) 節(jié) 器+控 制 閥 溶 液 管 道測 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，涉及到了兩個工藝過程參數(shù)，即流量、 液位，具體有液位的檢測、原水流量的檢測、稀釋水流量檢測以及控制、溶液管道流量檢測以及控制。投加后能夠生成高價聚合陽離子