【正文】 ⑺ 氣液分離器氣液分離器主要用來分離從氣源中帶來的未蒸發(fā)的液態(tài)氯和水，并過。余氯分析儀測(cè)量室里填充許多小球，由一個(gè)小電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使小球在金屬銅和金電機(jī)表面摩擦，以保持兩個(gè)電極表面的清潔，消除余氯測(cè)量中出現(xiàn)的漂移和振蕩，確保儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性。在水樣通過兩個(gè)電極之間的環(huán)狀空間時(shí)，就會(huì)在兩個(gè)電極間形成一個(gè)與余氯值成線性關(guān)系的小電流。采用冰醋酸作為緩沖劑，~，測(cè)量范圍可根據(jù)用戶需要選擇。為此，可采用一個(gè)獨(dú)立的自用高壓水系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。止回閥的作用是將水與供氣管路隔開，防止水流入加氯系統(tǒng)管路，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。當(dāng)一組氣源用完時(shí)，氯氣壓力達(dá)到某一設(shè)定值，自動(dòng)切換裝置動(dòng)作，兩組氣源自動(dòng)切換，使用備用氣源為加氯機(jī)提供氯氣，以保持整個(gè)系統(tǒng)氯氣的連續(xù)供給，但兩組氣源不會(huì)同時(shí)供給。⑶ 自動(dòng)切換裝置 自動(dòng)切換裝置內(nèi)部由一個(gè)控制器、兩個(gè)隔膜壓力切換開關(guān)及兩個(gè)電動(dòng)球閥組成，可分為氣相控制和液相控制兩種方式。同時(shí)，真空調(diào)節(jié)器還具有一個(gè)電阻加熱器，可以對(duì)流入真空調(diào)節(jié)器的氯氣進(jìn)行加熱。根據(jù)氯氣液化的特性，液化要在溫度低于2℃時(shí)才發(fā)生。⑵ 真空調(diào)節(jié)器真空調(diào)節(jié)器是一種由彈簧驅(qū)動(dòng)的裝置。一般中、小企業(yè)以手動(dòng)加氯機(jī)更為實(shí)用。如：0~2Kg/h、0~5Kg/h、0~10Kg/h……選擇每小時(shí)加氯量為多少的加氯機(jī)更為適合，這主要取決于原水的水質(zhì)情況。近年來，通過引進(jìn)國外具有先進(jìn)技術(shù)的負(fù)壓真空加氯機(jī)，使加氯過程的安全性有了明顯提高，雖然購置成本高了些，但在安全性及耐用性方面，得到了用戶的認(rèn)同，因此，負(fù)壓真空加氯機(jī)已成為用戶的首選。對(duì)水體進(jìn)行殺菌消毒，目前主要用液氧、二氧化碳、次氯酸納等來滅菌以提高水質(zhì)，受事物的雙重性所制，上述幾種消毒形式也都存有利弊。在該系統(tǒng)方框圖中，Wm(s)為前饋控制器；Wf(s)為過程擾動(dòng)通道傳遞函數(shù)；Wo(s)為過程控制通道傳遞函數(shù)，主要是指清水池投加點(diǎn)到檢測(cè)點(diǎn)的通道；f(t)為可測(cè)不可控?cái)_動(dòng)，這里指清水池的進(jìn)水量；y(t)為被控參數(shù)，是指清水池入口處的余氯值。在復(fù)合控制過程中，余氯分析儀的余氯信號(hào)作為一個(gè)過程變量輸入控制器，控制器通過比較過程變量與余氯設(shè)定值產(chǎn)生的偏差，有PID方程計(jì)算出單位投加量，再根據(jù)進(jìn)水量計(jì)算出加氯量，從而控制加氯機(jī)的閥門開度進(jìn)行投加。該方案是流量比值控制與余氯PID控制的有機(jī)結(jié)合。因此，可采用濾后水余氯簡(jiǎn)單反饋控制、復(fù)合環(huán)控制等方式?；瘜W(xué)方程式 ：Cl2+H2O=HCL+HCLO (HCLO是次氯酸） （4—3）這是保證出廠水滿足衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)要求的把關(guān)環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格控制。后加氯系統(tǒng)主要目的是對(duì)水進(jìn)行消毒，并使管網(wǎng)水中保持一定的余氯量。比例系數(shù)Kf的設(shè)定根據(jù)水中需氯量的多少而定。原水流量信號(hào)經(jīng)過流量比值控制器計(jì)算出加氯機(jī)的開度，然后控制加氯機(jī)的閥門，實(shí)時(shí)根據(jù)取水流量的大小，調(diào)節(jié)加氯量。由于水中耗氯一般比較穩(wěn)定，且對(duì)前加氯的殘余氯要求不高，因此采用流量比例加氯。此系統(tǒng)采用了前饋控制，利用比值控制器，將流量和氯按一定比例結(jié)合起來，起到絮凝的作用。在加氯機(jī)的輸出端安裝了止回閥，以保證能正確地向管道加氯，不致于由于管道中的水流壓力作用反沖到加氯管道中，從而保證了加氯機(jī)的正確運(yùn)行。前加氯采用了前饋控制方案，能及時(shí)的控制加氯量，對(duì)投加氯量的要求不是很高，并且要求要及時(shí)，因此也正好適合前饋控制方式。⑴ 前加氯系統(tǒng)包頭附近的黃河水中由于泥沙等雜物比較多，加助凝劑能夠加快絮凝沉淀。當(dāng)工作氣源氣壓降低到一定程度時(shí)，自動(dòng)切換裝置動(dòng)作，同時(shí)關(guān)閉工作氣源，啟用備用氣源，以保證供氣的連續(xù)性。在氯瓶的壓力下，氯由某一組工作氣源流出，流經(jīng)氯瓶的出口管道時(shí)，由管道上纏著的電阻加熱絲加熱，以提高液態(tài)氯氣化速度，然后經(jīng)過氣液分離器，將液氯中雜質(zhì)分離出來。 一般加氯量隨原水水質(zhì)、水溫和其他氣候條件而有變化，經(jīng)過混凝、沉淀和過濾后的水，~；水質(zhì)較差時(shí)，~。各地的水源水質(zhì)不相同，加氯量需按運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定。是因?yàn)闇y(cè)定微生物指標(biāo)，如細(xì)菌總數(shù)和總大腸菌群很花時(shí)間，需要24~48h的培養(yǎng)，等到檢驗(yàn)得出結(jié)果時(shí)，出廠水早已被用戶使用，這時(shí)已經(jīng)來不及調(diào)整加氯量。我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，出廠水的游離余氯， mg/L。相反，如果加氯量少則達(dá)不到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，極有可能殘存的細(xì)菌和病毒導(dǎo)致事故。加氯量增加時(shí)，余氯量也會(huì)增加。~，這時(shí)HOCL的含量較高，消毒效果較好。氯有多種化學(xué)形式，對(duì)于不含氨的原水，加氯以后立即產(chǎn)生以下水解反應(yīng)，生成次氯酸（HOCL）Cl2+H2O=HCL+HCLO+CL－+H＋ （4—1）分子氯Cl2在水中存在的時(shí)間很短，而反應(yīng)產(chǎn)物次氯酸HOCL和CL－是主要的存在形式，相對(duì)來說,其中的CL－具有惰性，對(duì)消毒和后續(xù)的氧化反應(yīng)所起作用不大，而HCLO則起主要消毒作用，整體消毒效果和氯的反應(yīng)能力。國內(nèi)外的水廠絕大多數(shù)采用液氯消毒，不同的微生物對(duì)氯的耐受能力不同。加氯控制系統(tǒng)包括前加氯和后加氯系統(tǒng)，以及其它的測(cè)控儀器和儀表。同時(shí)，氯氣投加主要依靠經(jīng)驗(yàn)，精度不高，難以保證水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和余氯合格率，也難以滿足現(xiàn)代化水廠管理的要求。傳統(tǒng)的加氯方式多采用正壓投加。為了滿足不斷提高的城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，提高加氯系統(tǒng)的安全可靠性，降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高水質(zhì)的余氯合格率，應(yīng)積極采用先進(jìn)的氯投設(shè)備和控制技術(shù)。前加氯在原水的管路上投加，其目的在于殺死原水中的微生物或氧化分解有機(jī)物；而后加氯則一般在濾后水的管路上投加，其目的主要是消毒的作用。加氯是現(xiàn)行常規(guī)水處理過程中確保水質(zhì)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。水的消毒方法很多，氯消毒是最經(jīng)濟(jì)有效、使用方便的，應(yīng)用歷史最久也最廣泛。水中的微生物往往會(huì)粘附在懸浮顆粒上，因此給水處理中的混凝沉淀和過濾在去除懸浮物、降低水的濁度的同時(shí)，也去除了大部分的微生物（也包括病原微生物）。 加氯測(cè)控系統(tǒng)為了防止通過飲用水傳播疾病，在生活飲用水處理中，消毒是必不可少的。另外,由于滯后小，運(yùn)行周期短，積分時(shí)間可以取的很小。對(duì)這種過程，宜用PI控制器，且比例度要大，積分時(shí)間可小。 電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖③ 電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)如下:變送器的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，沒有可動(dòng)部分，也沒有阻礙被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)的節(jié)流部件，不會(huì)發(fā)生堵塞問題；由于沒有節(jié)流部件，被測(cè)介質(zhì)在變送器的測(cè)量管內(nèi)流過時(shí)，幾乎沒有壓頭損失，僅僅只有這一段的很小的沿程阻力，因而可以忽略不計(jì)；電磁流量計(jì)是一種體積流量測(cè)量?jī)x表，它不僅可以測(cè)量單相導(dǎo)電性液體的流量，也可以測(cè)量固液兩相介質(zhì)的流量，不受被測(cè)介質(zhì)的溫度、粘度、密度、壓力以及電導(dǎo)率等物理參數(shù)變化的影響；電磁流量計(jì)量程范圍極寬，對(duì)于同一臺(tái)電磁流量計(jì)可達(dá)1：100，而且可以任意改變量程；電磁流量計(jì)無機(jī)械慣性，反應(yīng)靈敏，可以測(cè)量瞬時(shí)脈動(dòng)流量，而且線性好，可以直接進(jìn)行等刻度；耐磨蝕性能好；使用維護(hù)方便，使用壽命長。轉(zhuǎn)換器安裝在工藝管道上，它的作用是將流經(jīng)管內(nèi)的液體流量值線性地變換成電勢(shì)信號(hào)，并通過傳輸線將此信號(hào)送到變送器中去。② 電磁流量計(jì)的原理電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)量導(dǎo)電性液體體積流量的儀表。流量計(jì)的測(cè)量范圍以及所要求的精確度來選擇流量計(jì)。由于目前使用的流量計(jì)有上百種，測(cè)量原理、方法和結(jié)構(gòu)特性各不相同，正確地予以分類是比較困難的。檢測(cè)流量的裝置是多種多樣的。⑶ 流量計(jì)① 流量計(jì)的選擇流量是工業(yè)生產(chǎn)過程及檢測(cè)與控制中一個(gè)很重要的參數(shù)。SS6系列的測(cè)量范圍為0~9999NTU，一般地表水廠的原水均在此范圍內(nèi)。此控制系統(tǒng)采用前饋的流量變頻控制和反饋的SCD儀控制計(jì)量泵的沖程，對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行頻率和沖程雙重調(diào)節(jié)。以上就組成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。它是集取樣探頭、信號(hào)處理及PID控制器于一體，可直接控制計(jì)量泵，自動(dòng)監(jiān)控混凝劑的投加；另外，該SCD儀上還設(shè)有與電腦串行連接的接口，用于遠(yuǎn)程控制混凝過程。SCD儀是目前唯一一種在線監(jiān)控混凝效果的儀表。在實(shí)際運(yùn)用中，根據(jù)藥劑的種類、濃度、水量、水溫、PH值、濁度等情況，預(yù)先確定滿足要求的出水水質(zhì)所對(duì)應(yīng)的某個(gè)電流值即可。塑料殼體留有孔洞，允許水樣進(jìn)入殼體內(nèi)腔，兩個(gè)電極埋置在殼體內(nèi)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞在殼體內(nèi)腔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水中離子趨向兩個(gè)電極，從而在兩個(gè)電極間形成游動(dòng)電流信號(hào)。流動(dòng)電流檢測(cè)儀(Streaming Current Detector) 正是基于這種原理設(shè)計(jì)的。膠粒間的靜電斥力、膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)及膠粒表面的水化作用，使得膠粒具有分散穩(wěn)定性，三者之中靜電斥力最大。顆粒較小的懸浮物和膠體顆?？孔匀幌鲁潦菬o法去除的，這就需要投加混凝劑。隔膜泵性價(jià)比優(yōu)，其優(yōu)異的性能價(jià)格比將推動(dòng)隔膜泵的推廣。 隔膜式計(jì)量泵，在柱塞泵基礎(chǔ)上得到更大改進(jìn)，原理為用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)活塞往復(fù)工作（注意，活塞并不直接接觸液體），再推動(dòng)隔膜運(yùn)動(dòng)，將液體吸收加壓后推出，由于其活塞在防磨損的油中工作，工作環(huán)境大大優(yōu)化，壽命大大提高，經(jīng)過滲透硬化處理的活塞更是不易損壞，加上高分子材料制成的高抗膠隔膜更使隔膜泵壽命進(jìn)一步提高。另外，由于大幅來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，柱塞泵的工作脈動(dòng)很大，使得流量不穩(wěn)定。柱塞泵是將直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)柱塞往運(yùn)動(dòng)將液體吸入，加壓后排出，由于其柱塞裸露，且柱塞在液體中工作，在液體研磨作用下柱塞磨損非?？欤坏┡鋫淇趶捷^大的噴嘴，其柱塞往復(fù)頻率提高，加劇柱塞的磨損，機(jī)器壽命短。② 計(jì)量泵選型要點(diǎn)計(jì)量泵的選型需考慮的問題如下:被計(jì)量液體的流量； 被計(jì)量液體的主要特性，例如化學(xué)腐蝕性、黏度和比重等；系統(tǒng)的背壓； 合適的吸升高度；需要的其他選項(xiàng)，如模擬量控制、脈沖量控制、流量監(jiān)視和定時(shí)器。 相對(duì)而言實(shí)現(xiàn)沖程頻率調(diào)節(jié)的方法比較多樣，計(jì)量泵主要有變頻電機(jī)控制和直接繼電觸點(diǎn)控制兩種。位置伺服機(jī)構(gòu)是為實(shí)現(xiàn)沖程長度調(diào)節(jié)的。在計(jì)量泵介質(zhì)和工作壓力確定的情況下，通過調(diào)節(jié)沖程長度L和沖程頻率F即可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量泵輸出的雙維調(diào)節(jié)。并且又有流量作為前饋控制，能及時(shí)調(diào)整投藥量，而SCD作為反饋起到流量前饋控制不能解決的問題，從而起到補(bǔ)充作用。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，盡管SCD檢測(cè)值一般情況有2min左右的滯后時(shí)間，只要調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定恰當(dāng)，即可使SCD值穩(wěn)定在給定值附近[17]。前饋克服主要擾動(dòng)的影響，反饋控制克服其余擾動(dòng)及前饋補(bǔ)償不完全部分。但是，要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償并非易事。這種前饋控制作用運(yùn)用的恰當(dāng)，可以使被控變量不會(huì)因擾動(dòng)作用而產(chǎn)生偏差，比反饋控制要及時(shí)，并且不受系統(tǒng)滯后的影響。 加藥系統(tǒng)方框圖 所謂前饋控制，實(shí)質(zhì)上是一種按擾動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的開環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)此設(shè)想，本方案以SCD為主要參數(shù)形成負(fù)反饋控制的外環(huán)，以原水流量和投藥濃度為參考值形成前饋控制模型，對(duì)于沖程和速度都能調(diào)節(jié)的計(jì)量泵可組成加藥控制系統(tǒng)。使用SCD來控制投藥量，根據(jù)一般水廠生產(chǎn)操作情況看，在眾多影響混凝劑投加量的因素中，變化頻繁、影響最直接的是原水流量．投藥量與原水流量基本上成正比[7]。由于直接檢測(cè)ζ電位的技術(shù)非常復(fù)雜，所以研制出SCD儀表，間接測(cè)定ζ電位，用以反映水中膠體粒子的穩(wěn)定度[11]。在水處理工藝中，根據(jù)混凝機(jī)理，加藥的主要作用是使水中的膠體粒子脫穩(wěn)。在自來水自動(dòng)化運(yùn)行中投加混凝劑的自動(dòng)控制是生產(chǎn)和水質(zhì)管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自動(dòng)加礬（ALSO4）系統(tǒng)就是完成混凝劑的投加。要將原水制成高質(zhì)量的自來水必須精確控制制水過程中要?jiǎng)┑耐都恿浚辜铀幜窟m應(yīng)原水水質(zhì)的改變，控制加量的過程由加藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)⑴ 加藥系統(tǒng) 黃河高濁度水的含沙量達(dá)幾十千克∕立方米，懸浮物含量很高，一般都要經(jīng)過天然蓄水池、水庫或預(yù)沉池。水溫對(duì)加藥量有明顯的影響，冬季加藥量往往比夏季多，有時(shí)甚至高出1~2倍。有機(jī)混凝劑品種很多，主要是高分子物質(zhì)，但在水處理中的應(yīng)用比無機(jī)的少。按化學(xué)成分可分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。⑵ 混凝劑在飲用水處理的混凝劑應(yīng)符合以下基本條件：混凝效果好、對(duì)人體健康無害、使用方便、貨源充足、價(jià)格低廉。高濁度水混凝以吸附架橋作用為主和絮凝速度快，是有別于常規(guī)濁度混凝的兩個(gè)重要特點(diǎn)。因此，在高濁度水處理中通常使用以吸附架橋作用為主的高分子絮凝劑。常規(guī)濁度水的混凝多以固體顆粒的電中和作用為主，表現(xiàn)為膠體雜質(zhì)的脫穩(wěn)混凝過程，使水中原來不易下沉的雜質(zhì)聚集成具有一定沉速的絮凝體。渾液面以下有一段泥砂濃度基本不變的渾水層稱為均渾水層，將組成均濃渾水層的細(xì)小泥砂稱為穩(wěn)定泥砂；將顆粒較粗，在自然沉降過程中不斷由均濃度渾水層中沉降除去的泥砂稱為非穩(wěn)定泥砂。高濁度水中的大部分泥砂屬粗分散系。1967年8月平均含砂量為622kg/m3，8月1日的日平均含砂量高達(dá)1090kg/ m3[8]。因?yàn)槲覀兊靥幇^，處于黃河邊緣，人們的生活用水主要是黃河水。高濁度水的典型代表是黃河水。所謂混凝控制事實(shí)上主要就是混凝劑投加量的控制[9]。因此，在保證處理效果的前提下，節(jié)約混凝劑的消耗，是降低成本的重要措施，經(jīng)濟(jì)意義十分重大。從這個(gè)角度講，也應(yīng)防止混凝劑投加過量。另外，目前所用的混凝劑多為鋁鹽。若混凝劑投量偏少，膠體雜質(zhì)達(dá)不到應(yīng)有的脫穩(wěn)程度，自然混凝效果不好；相反若投量過多，使膠體表面吸附過量的反電荷，改變電性而使ζ電位重新升高，膠體發(fā)生再穩(wěn)定而不能聚結(jié)，同樣達(dá)不到混凝的目的。在工藝一定的條件下，混凝效果由混凝劑的投加情況所決定。第四章 加藥、加氯測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 加藥測(cè)控系統(tǒng)在國內(nèi)外的常規(guī)地表水處理工藝中，皆以除濁澄清作為主要目標(biāo)之一，即采用混凝、沉淀（或澄清）、過濾這樣一個(gè)基本工藝。但是，I動(dòng)作過強(qiáng)時(shí)，對(duì)快速變化偏差反應(yīng)遲緩。為了消除偏差，一般采用增加I動(dòng)作的P+I控制。積分時(shí)間大時(shí)，反應(yīng)遲緩，另外，對(duì)外部的控制能力變差，積分時(shí)間小時(shí)，反應(yīng)速度快，過小時(shí)，將發(fā)生振蕩。H23積分時(shí)間，設(shè)定范圍：，~3600s。因此，I動(dòng)作即是輸出按偏差積分的操作量。增益取大時(shí)，反應(yīng)快，但過大將產(chǎn)生振蕩；增益取小時(shí)，反應(yīng)遲緩。H22為 P增益，設(shè)定范圍為：~，在實(shí)際應(yīng)用中。P動(dòng)作：操作量（輸出頻率）和偏差之間有比例關(guān)系的動(dòng)作，稱為P動(dòng)作。在壓力控制中，由于壓力信號(hào)有的快，有的慢，并且過程非常迅速，因此必須選用PI控制。如采用選