【正文】 層時 ，水中雜質(zhì)即被截留。渾水就經(jīng)進水總管進入進水支管，并經(jīng)渾水渠進入濾池。 L T進 水 支 管 1P L C排 水 支 管 3SSSS濾 池清 水 支 管 2沖 洗 水支 管 4 圖 濾池控制系統(tǒng)圖 ⑴ 過濾 過濾時，開啟進水支管 1 與清水支管 2 的閥門。現(xiàn)在以普通快濾池為例介紹其過濾和反沖洗過程。 濾池有多種形式。至于殘留于濾后水中的細菌、病毒等在失去渾濁物的保護和依附時，在濾后消毒過程中也將容易被殺滅，這就為濾后消毒創(chuàng)造了條件。濾 后 水濁度必須達到飲用水標準。濾池通常置于沉淀池或澄清池之后 。過濾時，在整個濾層中，雜質(zhì)顆粒的去除過程就是這樣一層層地進行下去，直到表層濾料中的孔隙逐漸被堵塞，甚至濾料層表面形成了泥膜，這時過濾阻力增加，等到濾池水頭損失達到極限值或出水水質(zhì)不合格時，過濾過程即行結(jié)束，濾料層需進行沖洗，以恢復過濾能力。當濾料層空隙中截留了大量雜質(zhì)，孔隙堵塞嚴重時還有機械隔濾作用可以去除雜質(zhì) [20]。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往下越來越大。 液 位 控 制 器 電 動 閥 沉 淀 池液 位 變 送 器s pp ve液 位 圖 沉淀池 液位 控制系統(tǒng)方框圖 單回路控制系統(tǒng)具有簡單、可靠等 優(yōu)點，而且運行的費用相對較低，同時也便于實內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 現(xiàn)控制。 ML C L T進 水 管 道沉淀池 圖 液位控制系統(tǒng) ⑵ 系統(tǒng)方框圖 沉淀池 液位 控制 的 設(shè)定值是根據(jù)自身的水位高低來進行設(shè)定的， 規(guī)定在沉淀池處于安全狀態(tài)下的液位高度。 沉淀池 液位 控制系統(tǒng) 設(shè)計 ⑴ 系統(tǒng) 原理 沉淀池由于泥沙存儲的影響，如果不及時排除泥沙，致使 液位過高，而引起大量池水溢出，不但造成水源浪費，而且引起不必要的麻煩，在設(shè)計沉淀池中控制系統(tǒng)時 ，必須考慮液位的影響，利用液位計檢測 信號 ， 與控制器的設(shè)定值進行比較， 去確定進水管道上閥門的開度。變送器的放大倍數(shù)符號為正。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 根據(jù)實際考慮，控制閥采用了電磁閥，其放大倍數(shù)符號為正。 ⑵ 濁度控制器 在沉淀池中， 當檢測到 濁度 達到 一定的度數(shù)，就會讓控制器開啟閥門，排除池中的泥沙。量程寬，穩(wěn)定可靠；校準簡單， ABS 塑料分體壁掛式，安裝維護簡單?？梢詮V泛應用于發(fā)電廠、純凈水廠、自來水廠、生活污水處理廠、飲料廠、環(huán)保部門、工業(yè)用水、制酒行業(yè)及制藥行業(yè)、防疫部門、醫(yī)院等部門的現(xiàn)場在線濁度測量。盡管如此，在某些時候色度計和分光光度計的測量結(jié)果可以在水處理系統(tǒng)或過程 控制中用于測定濁度的大幅度變化。 利用透光率測量容易受到顏色吸收或顆粒物吸收等干擾的影響。 濁度也可以利用色度計或分光光度計測量樣品中顆粒物的阻礙作用造成的透射光強衰減程度來估計。任何真正的濁度都必須按這種方式測量。的方向上檢測有多少 光被水中的顆粒物所散射。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 排泥 測控 儀表選型 ⑴ 濁度計 [11] 濁度是用一種稱作濁度計的儀器來測定的。開環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度完全取決于各單元的精度，因此，它主要使用在精度要求不高并且不存在內(nèi)外干擾的場合。 濁 度 控 制 器 電 動 控 制 閥 排 泥 管 道沉 淀 池 水 濁 度 圖 排泥控制系 統(tǒng)方框圖 沉淀池在排泥過程中要求不是很嚴格 ,并且要以濁度作為檢測信號來控制排污管道的閥門。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。必須在沉淀池的底部設(shè)置 存泥區(qū)，利用沉淀池的斗形底、污泥自身的重力以及池水的沖力作用，將污泥排出沉淀池 [6]。水中的顆粒沉于池底，沉積的污泥連續(xù)或定期排出池外。 平流式沉淀池為矩形水池，上部為沉淀區(qū)，下部為污泥區(qū)，池前部有進水區(qū)，池后部有出水區(qū)。但對于城市水廠，出廠水要求渾濁度在 3NTU 以下，今后的趨勢，出廠水濁度還將進一步降低（目前不少水廠出廠水濁 度已達 1NTU以下 ，甚至 以下 ），故必須經(jīng)過澄清工藝中的過濾處理。 在此選用平流式沉淀池，原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來以完成澄清的作用。而每次取水的時間也是 由 經(jīng)驗來確定的，排泥的時間同樣用 5 分鐘沉淀比來決定是否需要關(guān)閉排泥管道，進行正常沉淀。 排泥控制的基本內(nèi)容就是根據(jù)池內(nèi)積泥量的多少，來決定排泥的周期排泥的歷時等等。 在良好排泥的前提下，節(jié)約排泥用水是水廠經(jīng)濟運行的重要內(nèi)容。沉淀池的運行控制，主要是沉淀池排泥的控制 ， 沉淀池底的積泥必須及時排出，才能保證沉淀池的正常運行，否則就會導致出水濁度 升高，發(fā)生水質(zhì)事故。 液位 控制器經(jīng) PID 運算后的信號可直接控制電動閥門，免去伺服放大器，可選擇是否指 示閥門開度 ， 實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目 的。 可以做調(diào)節(jié) ， 比較耐電壓沖擊。電動閥一般是管徑大，應用于流體的流通、截止、流量、壓力等控制。 由于電容式液位計適用于渾濁度高的液體，并且靈敏度高的特點，因此在此選用電容式液位計。他適用于各種導電、非導電液體的液位或粉裝料未的遠距離連續(xù)測量和指示，也可以和電動單元組合儀表配套使用，以實現(xiàn)液位和料位的自動記錄、控制和調(diào)節(jié) 。從自來水的反應池的基本情況來看，選擇電容式液位傳感器比較合適。液位測量是利用液位傳感器將非電量的參量轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電量信號，通過液位傳感器輸出的電信號的計算和處理，可以確定液位的高低。根據(jù)開環(huán)放大倍數(shù)為負的要求，因此控制器采用反作用。被控對象為反應池的液位，當閥門開大時，反應池液位升高，因此被控對象放大倍數(shù)為正。比例控制器多用于就地控制和 允許有余差存在的場合，因為反應池中的液位控制系統(tǒng)不需要嚴格的控制，只要反應池不滿溢或抽干，比例控制器就 是 特別適用的。對只需要實現(xiàn)平均控制的地方，宜用純比例，并且比例度也要大。待測水樣在測定槽中連續(xù)流過，電導電極產(chǎn)生的信號通過放大器被調(diào)制為標準信號（電流或電壓），然后輸出。一般用鉑金做電極。測定水的電導，可以了解水被雜質(zhì)污染的程度，電 導率是水質(zhì)監(jiān)測的常規(guī)項目之一。PH 值的檢測點請參考附錄 A 自來水廠測控系統(tǒng)過程檢測及控制流程圖 。輸出信號為電壓（ 0~5V 或0~10V）和電流（ 0~10mA 或 4~20mA）。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 在自來水檢測中用的儀表，必須使用具有信號隔離作用的 PH 檢測儀表，否則可能造成 外參比 電極 極化，造成顯示不穩(wěn)定，使測量誤差增大。 ② PH 值測量 儀表 PH 測量儀表包括 PH 計和 PH 變送器（也稱工業(yè) PH 計）。 PH 值 的檢測常用電極電位法，該方法是基于兩個電極上所發(fā)生的電化學反應。 ⑵ PH 值 檢測 [11] ① PH 值檢測 原理 PH 值 檢測就是為了檢測原水的酸堿度，看原水的酸堿度在那一個范圍內(nèi)，這樣可以為以后的控制 提供 依據(jù)。 中 國《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》（ 2020）規(guī)定出水水質(zhì) 不超過 lNTU，特殊情況下不超過 5 NTU。降低水濁度，最大限度地提高制水質(zhì)量，是保障人民健康所急需解決的問題。對這一光學現(xiàn)象的度量指標就是濁度。所含雜質(zhì)如溶解于水中（雜質(zhì)顆粒大小在 106mm 以下，呈離子和低分子狀態(tài)時），將不影響水的透明度。 ⑴ 濁度檢測 純凈的水在普通條件下為無色、無味、無嗅的透明液體。 反應池測控 儀表選型 反應池 控制 過程中的 主要檢測 參數(shù)有 濁度、 PH 值 、電導率 和 液位等。當操作器的切換開關(guān)切向“手動”位置時， 可由面板 按鈕直接控制電機的電源，以實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)輸出的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，進行遙控手動操作。 伺服放大器將來自調(diào)節(jié)器的電流信號和位置反饋信號進行綜合比較，并將差值放大，以足夠的功率去驅(qū)動伺服電機旋轉(zhuǎn)。 由于電流信號適于遠距離傳輸，并且液位變送器是用于現(xiàn) 場 的儀表，因此 變 送器的傳輸信號一般用 4~20mA DC 的電流信號。具體接線參考附 錄 B。 ③ 單回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，所需自動化 設(shè)備 少，投資比較低，操作維護也比較方便，而且一般情況下都能滿足控制質(zhì)量的要求。 液 位 控 制 器 執(zhí) 行 器 反 應 池液 位 變 送 器s pP Ve池 水 圖 液位控制系統(tǒng)方框圖 反應池 液位控制系統(tǒng) 從實際情況出發(fā)可采用單回路反饋控制系統(tǒng)，單回路控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點 [4]： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） ① 一個單回路反饋控制系統(tǒng)是由一個測量變送器、一個控制器、一個控制閥和相應的被控對象組成。 反應池 液位 控制 系統(tǒng) 設(shè)計 ⑴ 液位控制 系統(tǒng) 原理 為防止反應池中液位過高而引起大量池水溢出，不但造成水源浪費，而且引起不必要的麻煩，在設(shè)計反應池中控制系統(tǒng)時，必須考慮液位的影響，利用液位計檢測的信號與控制器的設(shè)定值進行比較，去控制原水閥門的開度，其控制系統(tǒng)如圖 所示。由變頻器來改變水泵的轉(zhuǎn)速，根據(jù)用戶用水的多少，以一定的水壓力向自來水廠輸送 原水，使輸送給自來水廠的原水符合控制系統(tǒng)的要求。在設(shè)計其測控系統(tǒng)時，為了保證自來水廠 反應 池中的水位在一定的高度波動，因此采用 PLC 和變頻器共同控制的系統(tǒng)。采取技術(shù)措施，合理地調(diào)節(jié)水泵、管道系統(tǒng)工況，保證用戶的用水要求，并最大限度地節(jié)約能耗、降低費用，是十分重要的。在自來水控制系統(tǒng)中 ， 一級泵房擔任著輸送 和 分配水的任務，它的造價占水 處理 系統(tǒng)總造價的主要部分 。液位控制是根據(jù)反應池的水位高低進行控制的，而反應 池 的水位高低又與一級泵房的送水量有關(guān)， 故 在 此 也對一級泵房進行介紹。反應池作為化學反應的容器，促進反應的快速進行。 而 在這些控制系統(tǒng)中 又 涉及到液位控制、流量控制 和 壓力控制等，各個 控制 系 統(tǒng)都相互關(guān)聯(lián)，相互依靠， 在它們的共同作用下最終 使出廠水符合飲用水的 標準 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 自來水廠測控系統(tǒng)設(shè)計 對于自來水廠 應根據(jù) 其生產(chǎn) 規(guī)模和經(jīng)濟條件來確定比較合理的 測控 系統(tǒng)。 水廠的工藝環(huán)節(jié)眾多，不可能都詳細 地 介紹 。保證充分的接 觸時間和加氯量，對于去除病毒是很重要的。 為了使過濾后的水達到生物學標準，會在清水池入口處對過濾后的清水再一次進行加氯消毒處理， 消毒的目的是消滅有害的致病微生物和細菌 。濾池在使用一段時間后需對濾料進行反沖洗，清除濾料中截留的污物，使濾池恢復過濾能力。 但是要使渾濁度和其他水質(zhì)指標達到生活飲用水衛(wèi)生標準，只是沉淀是不夠的，任何一個取用地表水的水廠，濾池是決不可能省的。 沉淀是使反應池中形成的礬花在沉淀池中去除，出水送往濾池，為使反應池的礬花在進入沉淀池時不致破碎，兩池通常建造 的很近 ，沉淀池的水力停留時間通常為 1~3h。 混凝是在原水中投加混凝劑，在反 應池中與水中膠體顆粒生成絮凝顆粒，即通常所說的礬花，以去除水中的膠體顆粒和微細懸浮物。 反 應 池 沉 淀 池 濾 池 清 水 池原 水進 入 管 網(wǎng)加 混 凝 劑 預 加 氯排 泥 和污 泥 處 理反 沖 洗 廢 水 處 理 加 氯 圖 自來水廠 工藝流程圖 從以上工藝流程圖可以看出 ,整個水廠制水工藝按功能分成許多不同的環(huán)節(jié) ,如 :反內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 應池、沉淀池、濾池、清水池，還有一級泵房和二級泵房等等。 自來水處理 工藝 流程 自來 水廠的任務就是對 原 水進行加工處理，使水質(zhì)符合生活或部分工業(yè)用水的各種要求。利用 PLC、變頻器、各種 先進的 檢測儀器以及利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡系統(tǒng)有機結(jié)合而成。 80 年代已應用單板機和單片機于水廠二級泵房的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，完成了打印和報表的功能 。 我國自來水廠從 20 世紀 60 年代 開始采用繼電器控制水泵電機、電動閥門、真空泵的聯(lián)動技術(shù)以及半導體原件組成的液位自動控制裝置。在了解自來水廠生產(chǎn)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 工藝的基礎(chǔ)上，重點研究自來水廠的自動測控系統(tǒng)以及自動保護系統(tǒng)，根據(jù)要求設(shè)計相應的水質(zhì)檢測和過程控制系統(tǒng)，使自來水廠的出水水質(zhì)符合國家的標準。 如來自同一條河流的原水濁度可能在幾十度到幾千度之間變化 根據(jù)水質(zhì)情況對水處理過程加以控制，使最終 達到規(guī)定的水質(zhì)標準 。 ⑶ 單體構(gòu)筑物運行優(yōu)化 可以根據(jù)系統(tǒng)總體運行條件要求（原水水質(zhì)、產(chǎn)水量等），各控制單元 可 對各個水處理構(gòu)筑物的運行工況進行自動調(diào)節(jié)，通過改變投藥量、排泥工況、反沖洗周期及時間等實現(xiàn)單個構(gòu)筑物在最優(yōu)工況下運行。例如通過對取水泵站和送水泵站水泵電機的調(diào)速控制，使之按恒定流量或恒定壓力方式運轉(zhuǎn)，避免能量浪費，即實現(xiàn)能耗優(yōu)化。 ⑵ 能耗優(yōu)化 水廠是耗能大戶。 具體表現(xiàn)在以下方面 [16]： ⑴ 水質(zhì)優(yōu)化 通過自動控制系 統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高供水水質(zhì)的安全可靠性，并降低水處理系統(tǒng)的運行費用 。采用傳統(tǒng)的飲用水處理工藝已經(jīng)不能滿足當前人們的飲水安全要求，新的處理工藝和技術(shù)（包括預處理和深度處理在內(nèi)）不斷涌現(xiàn) [14]。 因此 ， 在 自來 水廠 的測控系統(tǒng) 設(shè)計 之前就應該確定該水廠的出水水質(zhì)目標 ， 這個目標應主要根據(jù)現(xiàn)行的水質(zhì)標準來確定 。同時，隨著我國加入世界貿(mào)易組織，給水工業(yè)與世界接