【正文】 出水水質(zhì) ,然后根據(jù)具體情況采用 手工投入藥物。在這一系列的處理過程中 ,藥物的投加是一個十分關鍵的環(huán)節(jié)。本設計中濾池反沖洗控制采用了該控制方式。 （ 7） 可編程邏輯控制器（ PLC） 可編程邏輯控制器（ PLC） 是工業(yè)級專用計算機，有輸入 /輸出 (I/O)子系統(tǒng)，用以檢測和控制生產(chǎn)工藝和設備。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。 （ 6） 模糊邏輯控制 水處理中模糊邏輯的應用范圍可以是：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。微分控制通常用于溫度控制和水質(zhì)分析控制，當慣性引起明顯的過程滯后時 ，而應考慮加入微分控制。如果過程變量變化很快，可按變化量的大小，按比例 使控制器輸出達到峰值，它的作用是補償積分型過程的滯后，正像上面提到的吸水井水位一樣。 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。這里如只用積分控制，不僅反應很慢 而 且可能出現(xiàn)控制器的極限循環(huán)。 （ 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，運行可手動設置 K值，自控系統(tǒng)會隨著原水量的變化而按比例改變 混凝劑 投加量。所謂反饋或閉環(huán)控制是以測定結果為 依據(jù)，例如根據(jù)測定的水質(zhì)參數(shù)（ pH 值、渾濁度、余氯等）來確定投加的化學藥劑就是反饋控制。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。 （ 1） 開環(huán)控制 這是水處理最簡單最常用的自動控制方式，并不應用控制器，它是根據(jù)負荷變化進內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 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系改變，這種方式當水質(zhì)不變時可以得到滿意的結果。 水廠生產(chǎn)自動控制 水廠的自動控制越來越復雜， 這些系統(tǒng)及設備 需要有自動化專業(yè)知識 的人員 進行 使用與維護 ，所有設計工作 也 需由自動化專業(yè)人員來完成，為了保證自動控系統(tǒng)的精確度和減少故障，每一細節(jié)都需仔細考慮，在這里先做一般介紹。 水處理過程的監(jiān)測與控制儀表包括：流量計、壓力計、液位計、溫度計、水質(zhì)在線檢測儀、變送器和顯示儀表等。 （ 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。 較大和專門的電動機要有保護裝置，如振動開關、相損失檢測器和倒相檢測器等。例如余氯測定儀可以保證水廠出水中有足夠的余氯；在線顆粒計數(shù)器可以將濾池性能和濾后水中懸浮固體的相對顆粒大小分步檢測出來；濁度儀可以及時控制濾池沖洗，是濾池處于最佳狀態(tài)。以上各項的檢測點，可以根據(jù)需要設置在取水構筑物、主要水處理構筑物、清水池、二級泵站等處以及機電設備上，并配有狀態(tài)顯示與報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與記錄系統(tǒng)等。 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。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，測定溶解化學藥劑的水量則用較小的流量計。 所謂水力檢測是指原水在從取水口進入水廠直到處理后水流出水廠的過程中，在水力條件上應加以精 確 的檢測和控制，使水廠的產(chǎn)水能力隨時滿足城市和工業(yè)用水的需要。 為了保證水廠生產(chǎn)正常進行，在工藝流程中配置適當?shù)臋z測儀表用以檢測各項運行參數(shù)，對運行安全、保證水質(zhì)、降低能耗和藥耗都是必要的。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)工藝和設備的檢測以及實現(xiàn)工藝參數(shù)的控制。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 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，可以將設備和工藝的檢測以及工藝的控制結合起來，如圖 所示。 因此，根據(jù)本供水系統(tǒng)的情況，并為適應流量變化的需要，本設計選用離心泵直接輸送水到配水管網(wǎng)，用并聯(lián)水泵的方法來供水。 在城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)中，除了少數(shù)小型城鎮(zhèn)或大型工廠采用水塔調(diào)節(jié)供水外，一般城市大多數(shù)用離心泵直接輸水到配水管網(wǎng)，并用并聯(lián)水泵的方法，隨時增加或減少水泵的臺數(shù)來調(diào)節(jié)流量。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。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，導致動力單耗較高。 要正確使用水泵，首先要合理選擇水泵。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） （ 2） 出 水系統(tǒng) 水泵和泵站是水廠的重要組成部分，是保證供水（包括水量和水壓）的必要設施，除了水源有足夠高可以重力供水（如由高地蓄水庫供水）的個別水廠外，從水源取水直至清水的輸送，都是由水泵完成。以前水廠中由人工操作的加氯設備，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。 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。稱為再次消毒，氯可以同時達到上述目標。我國長期以氯為主要消毒劑，在滅活 致病微生物、除鐵除錳、除色度等方面取得了很好效果。 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。也去除了前邊幾個過濾器無法去除的其他污染物或顆粒。反滲透裝置用于處理苦咸水所需的進水壓力，當總?cè)芙夤腆w在 1g/L 時可采用低壓（ ～ ），總?cè)芙夤腆w在 5g/L 時采用標準壓（ ～ ），海水淡化（總?cè)芙夤腆w大于 35g/L）時為 ～內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 。如果在 A 的上面施加一個滲透壓的壓力△ p，則水的流動方向改變，于是水中的鹽份被半透膜截留，達到去除效果，此即反滲透原理。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。濾孔孔徑應與水中所含雜質(zhì)的 顆 粒相匹配，避免過粗或過細。普通砂濾能夠去除很小的固體顆粒，使出水濁度達到 1NUT 左右，但出水仍然含有大量粒徑在 1～ 5μm 的顆粒，這些顆粒是砂濾無法去除的，雖然顆粒極小，可是如果直接進入反滲透主機，在 RO膜的濃縮作用下，仍然會造成膜元件的污染，要去除這些顆粒，就必須采用精密過濾?；钚蕴坎粌H能吸附水中的各種污染物，還可以吸附廢氣中的 SO2 等污染物，因此在環(huán)保、水內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 處理等領域有著廣泛的用途。 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。在本設計中，為了使其達到凈化標準，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)達到要求標準。濾池進水中的絮凝后顆粒，在電解中和、吸附、架橋等作用下會黏附在濾料的表面上。 過濾 系統(tǒng) 過濾是原水（沉淀水）通過顆粒介質(zhì)（如無煙煤、石英砂、硅藻土等，統(tǒng)稱濾料）以去除水中懸浮雜質(zhì)使水澄清的過程。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。 飲用水處理時，原水中雜質(zhì)顆粒的大小，通常在 ~100181。水廠的水處理流程如下：原 水 箱 → 反應器 （投加 絮凝 劑 、助凝劑 ） → 沉淀池 → 多介質(zhì)過濾裝置 → 活性炭過濾裝置 → 反滲透處理裝置 → 出水 箱，如圖 所示 。 一般污泥處理方法可有下列幾種，須根據(jù)當?shù)赜嘘P部門的規(guī)定做出選擇：直接排入天然江河中；排入城市污水系統(tǒng)中；排入固定的污水塘中；作 為填土進行填埋；土地利用；廢水部分和全部回收利用。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。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 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。 圖 所示 表示了可能采用的預處理和深度處理，以及根據(jù)水處理需要，可能投加藥劑的種類和投加點。 當水源受到嚴重污染時， 在常規(guī)處理技術外，可根據(jù)需要在增加預處理 /深度處理。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果內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 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。 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。如圖 所示的 常規(guī)處理工藝目前仍為 世界上大多數(shù)國家的水 廠所采用，在我國約 95％以上的地表水源的自來水廠都采用常規(guī)處理工藝。又如原水硬度過高時，須將硬水加以軟化，含鹽量不符合要求時，可采取除鹽和咸水淡化等處理。 特殊的水質(zhì)需要特殊處理。相反，當原水內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 渾濁度高或含沙量大時，應在水廠進水口處增設預沉池或沉沙池在進行常規(guī)處理。對于不含有其他污染物（如鐵、猛、氟、砷等）的地下水，只需消毒就可以達到飲用水水質(zhì)要求。對于未受污染的水源水，常規(guī)處理后能夠達到生活飲用水的水質(zhì)標準，其一般化學指標和毒理學指標可以滿足對健康的要求。 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。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。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（俗稱礬花），然后在沉淀池中沉淀下來，最后成為污泥排除。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 自來水處理工藝簡介 自來水處理工藝 概述 水處理工藝流程由不同的處理單元（混凝、沉淀 /澄清、過濾、氧化、吸附、離子交換和膜技術等）組成，每一處理單元可以去除多種污染物，經(jīng)適當?shù)膯卧幚砗?，就可以將水源水處理成為達標的自來水 。 本課題的任務 為了更好實現(xiàn)自來水處理技術自動化，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)。 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)事件構成了飲用水供應的三大問題，嚴重威脅飲用水的安全性。 另外，水孕育了生命，是人類賴以生存的最基本物質(zhì)之一。 目前，我國大中城市特別是發(fā)達地區(qū)的水廠運行自動化程度有很大提高，大量國外先進技術的自動化控制技術和設備進入我國，在不少經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)紛紛建成了自動化程度較高的現(xiàn)代化水廠，長春自來水公司和北京水源九廠開了良好先例。到了 20 世紀 90 年代，我國計算機技術和自 動化儀表技術迅速發(fā)展，國外先進技術和設備引進，形成了水廠集中檢測、分散控制的集散型控制系統(tǒng)（ DCS）。隨著晶體管和微電子技術的發(fā)展，結合電話專線實現(xiàn)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 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。 我國水廠從 20 世紀 60 年代開始采用繼電器控制的水泵電機、電動閥門、真空泵的聯(lián)動技術以及用半導體組成的液位自動 控制裝置。 同時進一步改進和完善水廠生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)，必將會對供水水質(zhì)和企業(yè)經(jīng)濟效益的提高具有重要意義。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 ， 管理人員的技術知識還有待提高；有些水場技術力量不足，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。多年來，水廠在運行技術管理 方面已積累了不少經(jīng)驗，特別是大型水廠，工藝和設備不斷改進，自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)日趨完備，技術力量雄厚，運行管理先進，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。 關鍵詞： 自來水 ； 生產(chǎn)過程 ；自 動控制； MCGS； 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） Abstract according to the requirement of water treatment management and production processes, it is presented the present situation at home and abroad， design considerations and requirements of selfcontrol system in water treatment, and the treatment process measurement and control system was devised,and the system as well as the function of the realizatio