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加药系统设备的控制

加药系统设备的控制
加药系统设备的控制分为两大类:一是开环控制;二是闭环控制。影响药液投加单耗的因素很多,情况较复杂;适合不同地区、不同水质的药品也不同,因此,国内完全采用闭环控制方法加药的净水厂很少,大多数净水厂还是采用开环控制、半自动控制或完全人工控制方法。无论是闭环控制、开环控制,半自动控制还是完全人工控制加药,其最终目的都要达到以下几点:
1) 加药连续、及时、安全、可靠;
2) 加药量准确,水处理效果好;
3) 药液消耗适当、合理、节能、降耗;
4) 运行管理方便、操作简单、改善劳动强度、提高生产效率。
药剂注入的自动控制,真正实现药剂的准确、及时的自动投加是国内外供水行业亟待解决的问题,目前,我国水处理控制加药方式主要有:人工控制投加、人工设定投加率、流量比例控制、计算机按比例投加控制、前馈数学模型计算机自动控制、模拟自动控制单元控制、SCD游动电流自动控制、前馈和后馈数学模型计算机优化自动控制等。
2.3.1 人工控制投加
这种控制方式的主要做法是通过长期工作积累经验或经小型模拟试验总结原水水质、流量与加药量之间的关系,按照人工控制设备的工作状况来实现调节加药量,是完全人工操作的控制方式,是比较原始、简单的一种控制加药方式,也是目前中、小净水厂普遍采用的方法之一。
2.3.2 人工设定加药单耗,流量比例或按比例投加
这种方式较完全人工操作控制先进了一步,计算机参与了控制,人工设定加药单耗,由于加药单耗的设定只考虑了源水水量、浊度与加药量的线性关系,属于半自动控制方式。这种方法是目前普遍采用的方法之一,特别是八十年代初期进行改造的老水厂采用的较多。流量比例控制作为一种经典、可靠简单的控制方法将会长期存在。
2.3.3 前馈数学模型计算机自动控制方式
80年代末90年代初,随着连续检测仪器、仪表的出现,国内一些新建水厂开始采用这种方法进行加药量的控制,该方法将源水的一些影响混凝效果的水质参数(如:水量、浊度、前加氯量、水温、溶解氧、PH值、氨氮等),有选择的作为前馈值,建立前馈数学模型;沉淀后水浊度或滤后水浊度作为后馈参数,由计算机自动调节、控制加药量。其特点是能根据源水水质和水量的变化及时地改变加药量,对提高水质的保证率和降低药耗起到了一定的作用,但是这种方式没有考虑到后续工艺的各种参数变化对混合、反映效果的影响,加药存在滞后问题,在实际应用中要参考混合、反映效果情况和出厂水浊度进行人工调整加药量。由于数学模型建立较复杂,其应用受到了制约。
2.3.4 模拟自动控制单元控制
这种方式是在“前馈数学模型计算机自动控制方式”的基础上,借助实际工作经验和小型试验数据,做出几种理想状态的加药模式,如利用季节、水温、浊度等条件划分,这种方式虽然解决了一些加药滞后问题,但适应性不好,在季节变化或水温、浊度变化比较大的情况下,水质合格率降低,需要借助其他检测反馈系统进行调整,不是一个很理想的加药控制方式。
2.3.5 SCD游动电流自动控制
这种控制方式是在取得类似于“前馈数学模型计算机自动控制方式”的基础上,找出理想絮凝效果状态下的游动电流大小与加药量的规律,通过对游动电流情况进行检测,反馈给计算机自动控制系统进行自动加药。目前,国内有几例净水厂将该技术应用到了实际生产运行中,由于各地区的水质、温度、工艺条件不同,各地区应用的效果也不同。
2.3.6 前馈和后馈数学模型计算机优化自动控制
这种控制方式是前几种控制方式的综合,利用检测仪器、仪表设备对源水混合前的水量、浊度、PH值、水温、溶解氧、氨氮、前加氯量等一些对混凝效果有影响的参数有选择的作为前馈值,建立数学模型;将沉淀后水浊度或滤后水浊度、矾花形成效果等一些其他工艺参数作为后馈值,建立数学模型计算机自动控制系统,完成加药的自动控制,可进行开环或闭环控制,是一种较理想的控制加药方式。
这种控制方式的关键是相关参数的连续检测。对混合、反应效果的连续检测是当前亟待解决的问题。目前,国内外水处理技术及相应的仪器、仪表连续检测手段,对源水的水量、水质、水温等参数的连续检测已经很成熟,而对混合反应效果及其他工艺因素参数的检测和利用还不成熟,还有待于进一步的开发。混凝效果及其他工艺因素参数的检测和利用,这一课题国内外采取了很多办法,主要是从两个方面考虑,一方面是利用电化学原理,检测混合反应的游动电流及电位;另一方面是利用光学原理,检测混合反应后矾花形成过程的光学效果,反馈到计算机,进行自动加药。也有通过其他手段,如:通过检测混合反应后矾花形成过程中矾花的单位面积数量,判定混合反应的效果。
由于一些相关水质和工艺参数因素参数对混凝效果的影响很大,建立多因素的数学模型来控制自动加药,是自动控制加药的新课题,有待于进一步开发研究出适应性更强、加药更准确、加药更及时的数学模型。
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