【正文】 ，在電性中和及架橋作用下使水中膠體相互絮凝。 本設(shè)計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，通過實驗或者多年經(jīng)驗決定混合比例。有時過濾效果不好，甚至慮后水的渾濁度幾乎和慮前相等。反之，如果絮凝池中可看到細小礬花，但在沉淀池進口處還沒有泥水分離現(xiàn)象，說明混凝劑投加量不足。如果所處理水的堿度很低，投加硫酸鋁以后， pH 值會下降到最佳混凝所需 pH 值以下，這時可適當(dāng)補充加堿；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。投藥時會有不少 問題，如投加那些藥劑，投加量的多少，在哪點投加等，盡管投藥可以控制整個水處理工藝的效果，但也是最易出問題的水處理環(huán)節(jié)。m的 顆粒，測定的精度和靈敏度都會下降，測定結(jié)果經(jīng)常偏低?；鶞?zhǔn)值的設(shè)定需通過試驗，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。 ② 特性參數(shù)控制法 除了燒杯攪拌混凝實驗外，混凝評價的其他方法有 ζ 電位和流動 電流檢測法，可用以估計顆粒表面的電荷和實現(xiàn)自動控制。 混凝劑投加的自動控制方法如下： 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）和流量對投藥量的影響，建立數(shù)學(xué)模型，通過計算機控制以改變投 藥量。在這一系列的處理過程中 ,藥物的投加是一個十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 （ 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、水泵特性曲線和運行人員的經(jīng)驗，優(yōu)化水泵的選擇；根據(jù)水質(zhì)和運行經(jīng)驗使投藥達到優(yōu)化。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)。 （ 1） 開環(huán)控制 這是水處理最簡單最常用的自動控制方式，并不應(yīng)用控制器，它是根據(jù)負荷變化進內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（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)不變時可以得到滿意的結(jié)果。 較大和專門的電動機要有保護裝置，如振動開關(guān)、相損失檢測器和倒相檢測器等。例如，采用等速過濾的濾池，每一濾池用單獨的流量計以控制流量，測定溶解化學(xué)藥劑的水量則用較小的流量計。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 自來水處理 過程自動 測控系統(tǒng) 設(shè)計 自來水處理 測控 系統(tǒng)簡介 為了優(yōu)化水處理過程，可以將設(shè)備和工藝的檢測以及工藝的控制結(jié)合起來，如圖 所示。選泵過大或揚程 過高，這樣會造成浪費能源的現(xiàn)象，一臺效率較高的水泵，如果用在揚程過低的場合，就只能在低效率的狀況下運行，導(dǎo)致動力單耗較高。 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)過絮凝、沉淀和過濾后，水中剩余的主要是細菌 ，所以只需通過氯消毒，并保證留有一定量余氯，以防止微生物再生或有其他來源的細菌，確保水質(zhì)安全。也去除了前邊幾個過濾器無法去除的其他污染物或顆粒。濾孔孔徑應(yīng)與水中所含雜質(zhì)的 顆 粒相匹配，避免過粗或過細。在本設(shè)計中，為了使其達到凈化標(biāo)準(zhǔn)，所使用的過濾器依次為多介質(zhì)過濾器、 活性炭吸附 和 精密過濾器 ，最后并通過反滲透膜處理，使水質(zhì)達到要求標(biāo)準(zhǔn)。 飲用水處理時，原水中雜質(zhì)顆粒的大小，通常在 ~100181。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 水廠中的污水和污泥來源于混凝時的鐵、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。 目前污染水源水處理的對象主要是有機污染物、氨氮和消毒副產(chǎn)物等，而有機污染是常規(guī)水處理所難以去除的，特別是溶解有機物根本無法去除。相反，當(dāng)原水內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 渾濁度高或含沙量大時，應(yīng)在水廠進水口處增設(shè)預(yù)沉池或沉沙池在進行常規(guī)處理。過濾是利用顆粒狀濾料（如石英砂、白煤等）截留經(jīng)過沉淀后水中殘留的顆粒物，進一步去除水中雜質(zhì)，降低水的渾濁度。 20 世紀末期，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)的三大問題，嚴重威脅飲用水的安全性。隨著晶體管和微電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合電話專線實現(xiàn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 泵站遙測、遙訊、遙控；而濾池控制已采用集成電路邏輯控制方式，濾池的運行和反沖洗過程的控制都由程序控制器完成；在泵站采用工業(yè)計算機采集機泵運行參數(shù)，對機泵運行情況進行監(jiān)測，并打印出生產(chǎn)報表和運行故障。多年來，水廠在運行技術(shù)管理 方面已積累了不少經(jīng)驗，特別是大型水廠，工藝和設(shè)備不斷改進，自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)日趨完備，技術(shù)力量雄厚，運行管理先進，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 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)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。在現(xiàn)有眾多的水廠中，既有運行上百年的水廠，也有新建的采用先進工藝的水廠，還有許多規(guī)模較小的城郊和農(nóng)村水廠。到了 70 年代，自動化儀表逐漸引入水廠，如水壓、水位、流量、 PH 值、電導(dǎo)率的連續(xù)檢測儀表，但因那時國產(chǎn)儀表的質(zhì)量還存在問題，所以應(yīng)用受到限制。隨著人類文明的進步，人口的增加，飲用水源受到不同程度的污染。也可以在澄清池中同時完成混凝和沉淀過程。 在原水渾濁度較低（一般在 100 度以下）、不受工業(yè)廢水污染且水質(zhì)變化不大的情況下，可省去混凝沉淀（或澄清），而是采用雙層濾料或多層濾料直接過濾。 混 凝 劑快 速 混 凝絮 凝 池沉 淀 池快 濾 池 清 水 池C l2 圖 常規(guī)水處理工藝流 程 預(yù)處理和深度處理 對于水源受到污染的一些水廠，常規(guī)處理已經(jīng)難以解決水源水質(zhì)不斷惡化但飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高所出現(xiàn)的矛盾，為此需采用相應(yīng)的處理工藝才能使處理后的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。 混 凝 絮 凝澄 清沉 淀氣 浮過 濾活 性 炭 濾池O2清 水 池配 水 管Cl 2預(yù)氧化劑粉末活性炭生 物 預(yù) 處 理原 水 圖 水長流預(yù)處理和深度處理示意圖 污泥處理 以往水廠排出的廢水多數(shù)直接排入水源，如江河和湖泊，隨著環(huán)境保護意識的提高 ，以及國家頒發(fā)了水資源保護法律法規(guī)，要求水廠將廢水進行回用或在排放前加以適當(dāng)?shù)奶幚怼? 原 水 箱 反 應(yīng) 器絮 凝 劑 、 助 凝 劑沉 淀 池多 介 質(zhì) 過濾 器活 性 炭 過濾 器精 密 過 濾器出 水 箱氯 氣 圖 水處理 工藝 流程 進水及加藥系統(tǒng) 在整個過程中，首先要把水從水源處抽到進水房，之后再通過出水泵把水送入管道中，然后再在管道中加入混凝劑（投藥系統(tǒng)）并通過靜態(tài)混合器使其充分反應(yīng)，即流程內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 中的 原 水 箱、 反應(yīng)器 （投加 絮凝 劑 、助凝劑 ） 。當(dāng)濾料層中截留了大量雜 質(zhì)，孔隙堵塞嚴重時，還有機械隔濾作用可以去除雜質(zhì)。 精密過濾器 常設(shè)置在壓力過濾器之后，有時也設(shè)置在整個預(yù)處理工藝的未端防止破碎的濾料、活性炭、樹脂等進入反滲透系統(tǒng)，盡量做到不將上道工序產(chǎn)生的微粒帶到下一道工序中去。 反滲透法可以去除直徑小于 的污染物或顆粒，包括鹽類、致硬度物、致病微生物、渾濁度、合成有機物、農(nóng)藥以及絕大多數(shù)其他飲用水中的污染物，比其他處理工藝有更寬的去除范圍。如為了減少加氯消毒副產(chǎn)物，而以臭氧作為主要消毒劑時，則消毒工藝比較復(fù)雜，需要在濾后水中投加氯或二氧化氯再次消毒。選泵恰當(dāng)既能保證供水水量和水壓，又可節(jié)約能源，如選泵不當(dāng)，不僅使機泵設(shè)備利用率降低，而且還浪費電能。使供水系統(tǒng)既能滿足用戶，又能使設(shè)施內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 使用合理。 多數(shù)水廠在出廠水管上安裝流量計以測定水廠的總產(chǎn)水量，而在生產(chǎn)過程 中的不同部位再安裝流量計以測定各自的流量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 設(shè)備檢測是在水廠中央控制室內(nèi)設(shè)置圖視屏或計算機系統(tǒng)，可以顯示主要設(shè)備如泵、閥門、空氣壓縮機和鼓風(fēng)機的工作狀態(tài)。 水處理運行的控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)水廠規(guī)模、經(jīng)濟條件和技術(shù)力量，可以采用手動、半自動和全 自動控制的組合，而自動控制可以是簡單或復(fù)雜的。 （ 4）比例 積分控制 以吸水井水位控制為例，目的是根據(jù)水位變化使水 泵轉(zhuǎn)速和吸水井流量相適應(yīng)，水位是凈進水量的時間積分。 PID 控制也稱為三工況控制。 加藥 測控系統(tǒng)設(shè)計 在自來水生產(chǎn)過程中 ,一般都要經(jīng)過由原 水加入藥物 (混凝劑 )反應(yīng)、沉淀、過濾、加氯氣消毒的工藝流程。為此不少水廠引進國外技術(shù)進行投藥的自動化控制，近年來國內(nèi)混凝劑自動投加的技術(shù)也有所提高。再者，為了簡化前饋控制的數(shù)學(xué)模型，往往其中不可能包括影響混凝的許多因素，所得出的投藥量必須加以反饋修正，使得使用并不方便。 原 水 混 合 后 續(xù) 水 處 理 出 水水 樣流 動 電 流傳 感 器計 算 機 測控 儀水 樣 排 放混 凝 劑 投加 裝 置投 藥 圖 流動電流法自動投藥系統(tǒng) 流動電流檢測儀（ SCD）使用時，需先設(shè)定基準(zhǔn)值。顆粒計數(shù)儀是評價混凝過程的另一種方法，因為應(yīng)用渾濁度儀測定時，對于水中大于 1181。 ① 投藥控制 化學(xué)藥劑的投加對濾池過濾性能的影響是水處理時應(yīng)該注意的問題。 ④ 許多混 凝劑如硫酸鋁、三氯化鐵和硫酸亞鐵是酸性的，可以明顯降低水的 pH 值，混凝劑投加量越多，所降低的 pH 值和堿度越多。如果絮凝池后部已經(jīng)出現(xiàn)泥水分離，并且在進入沉淀池后礬花很快沉淀，說明混 凝劑投加過量。 原水渾濁度低于 10 度時，不能直接過濾，還是需要投加少量混凝劑，否則沉淀水的渾濁度增高，會因此縮短過濾周期，增加沖洗水量和制水成本。 如臭味、氨氮和耗氧量較大時，可先做混凝攪拌試驗，再總結(jié)運行經(jīng)驗，進而設(shè)計控制系統(tǒng)。聚合氯化鋁的投加方式 與一般混凝劑相同，投加的溶液濃度不應(yīng)低于 5%。這三個控制系統(tǒng)，共涉及工藝參數(shù)三個（流量、液位、速度），其控制方框圖分別如圖 、圖 和圖 所示。 差壓式流量計由節(jié)流 裝置量出壓差，差壓變送器把壓差轉(zhuǎn)換成電信號，運算器計算流量，然后在顯示器中顯示流量值。流量大則感應(yīng)電勢高，流量小感應(yīng)電勢低，測定電勢就可知道管中水的瞬時體積流量。測量點前后應(yīng)有直管段，上游應(yīng)不小于5D（管道直徑），下游不小于 2D。超聲波流量 不應(yīng)在多煙塵雜質(zhì)、濕度較高、太陽光直射的環(huán)境下使用?？捎脵C械或電的方法測得浮球的位移，其精確度為 177。它安裝在最低水位以下，引流管應(yīng)位于水流干擾較少之處。當(dāng)被介質(zhì)為水時，采用帶絕緣層（可用聚乙烯）的電極。如果渠中的水位在水廠最大流量時只上升幾厘米，這種情況下水位控制器只能按比例控制。濾池上安裝反沖洗水濁度儀，可在自動控制時減少沖洗水量。有些易析出、易結(jié)晶的用插入式雙法蘭式差壓變送器； 除了測量方法上和技術(shù)上問題外，還有儀表投資問題。 差壓變送器根據(jù)以下幾點選型： ① 測量范圍、需要的精度及測量功能； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） ② 測量儀表面對的環(huán)境，如石油 化工的工業(yè)環(huán)境，有可燃（有毒）和爆炸危險氣氛的存在，有較高的環(huán)境溫度等； ③ 被測介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)和狀態(tài)，如強酸、強堿、粘稠、易凝固結(jié)晶和氣化等工況； ④ 操作條件的變化，如介質(zhì)溫度、壓力、濃度的變化。 由于投加混凝劑或助濾劑的量不當(dāng)，使濾池的出水渾濁度較高，因此渾濁度和其他的過濾參數(shù)往往成 為濾池需要反沖洗的依據(jù)。 過濾測控系統(tǒng)的設(shè)計 濾池測控系統(tǒng)主要是濾池內(nèi)流量流速控制，當(dāng)水廠流量變化時可以自動調(diào)整流量，以保持濾速不變。 電容式液位計具有以下優(yōu)點 :傳感器無機械可動部分， 結(jié)構(gòu)簡單、可靠；精確度高；檢測端消耗電能小，動態(tài)響應(yīng)快，維護方便，壽命長。%。 流量計的選型應(yīng)考慮以下因素： ① 任何型號的流量計都必須有國家計量部門檢定的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 證書方可選用 ； ② 流量計本身的壓力損失要小 ； ③ 根據(jù)行業(yè)要求，流量計的準(zhǔn)確度應(yīng)不低于 級 ； ④ 安裝現(xiàn)場條件應(yīng)滿足所選流量計對直管段的要求 ； ⑤ 所選流量計應(yīng)能適應(yīng)安裝現(xiàn)場環(huán)境條件如溫度、濕度、電磁干擾等 ； ⑥ 所選流量計應(yīng)能適用于待測的液體介質(zhì)。當(dāng)管道內(nèi)流速小于 ，流速大于 3m/s 時會增加水頭損失和管道磨損。在傳感器附近不應(yīng)有電力設(shè)備和其他強磁場，也不要在連接管道上進行電焊，以免影響儀表正常工作。 ② 電磁流量計 電磁流量計可用于測定含有大量懸浮固體的水，或適用于在很大流量范圍內(nèi)有高測量精度要求時。水廠中使用的水和藥劑的流量計類型非常多，在費用、可靠性、精確度和維護保養(yǎng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 等 方面各有其優(yōu)缺點。 其次是投藥過程中所涉及的控制系統(tǒng)，其中，首 先是將 聚合氯化鋁 配成一定濃度溶液，在配溶液的過程中，第一，控制的是混合器的液位，選用的是單閉環(huán)控制，而在此配合的過程中，為了使溶液濃度一定，應(yīng)使稀釋水和藥的投加量成比例加入，并進行不斷的攪拌，使其混合（如圖 所示）。如有時隨季節(jié)