我国水处理混凝投药控制技术的研究与发展
时间：2022/09/18 01:07:38 编辑：
我国水处理混凝投药控制技术的研究与发展
我国水处理混凝投药控制技术的研究与发展 2011： 在水处理单元环节的自动控制方面，混凝投药是最困难的环节，因为它涉及的是一个复杂的物理化学过程，但由于混凝在水处理工艺中的重要地位，混凝投药也是最为人们关注的环节。几十年来，我国在混凝投药控制技术方面，经历了从无到有的发展历程，本文将对此进行回顾。 一、传统的人工投药控制技术 几十年来，我国的混凝投药控制技术十分落后，在相当长的一段时期内基本上采用原始的人工控制方式。传统的投药及控制方式有： 1、 按药剂投加形态分为干投与湿投。干投是用干投机将固体药剂直接投入水中或投入溶解容器内，再投入水中，其计量与控制都是比较困难的，调节性能较差。湿投又可以分为重力式和压力式两种形式。 2、 重力式投药。药液自高架溶液池中流出，经过恒液位水箱依靠重力作用投入水中。较早的一种投药控制调节方式是苗嘴调节。根据对投药量的要求，更换恒液位水箱出口苗嘴的规格，由水力学可知流出流量会发生改变。这是一种不能太频繁的间歇式调节方式，在90年代初期仍有个别水厂应用。另一种常见的调节方式是对投药管路上的阀门进行调节，观察转子流量计的指示，改变投药量。 3、 压力式投加。传统上最常见的方式是采用离心式投药泵，将药液送入水中。调节方法是对投药管路的阀门调节、转子流量计指示。后来在80年代后期，开始出现了计量泵投药的应用。 无论上述何种投加与调节方式，都涉及一个重要的问题：如何决定当前投药量应该是多少。传统上采用的方法有： 1、 经验法。操作人员根据工作经验、或者观察絮凝池矾花生成情况，决定投药量。 2、 有的水厂根据试验或生产统计经验，制成浊度-矾耗对照表，作为决定投药量的依据。事实上，这是以原水浊度为控制参数的一种控制方法。 3、 烧杯试验法。在70-80年代以后，越来越多的水厂采用烧杯试验作为确定投药量的参考方法。烧杯试验每天或每周进行一次。由于间隔时间长，而且许多水厂烧杯试验结果与水厂实际有一定的出入，因此多数水厂只是将烧杯试验结果作为参考。这里存在的一个问题是，烧杯试验条件不应是千篇一律的，每个水厂应该研究与该厂水处理工艺有相似性的特定烧杯试验条件。 上述各种方法都属于人工控制方法，都难以追随水质水量等因素的变化，对投药量进行及时准确的调节。投药的准确性不仅取决于操作人员的技术与经验，而且和操作人员的责任心有很大关系，工人的劳动强度也较大。由于投药控制技术落后，严重影响了水处理的质量，也造成药剂的较大浪费。 二、混凝投药控制技术的活跃研究 长期以来，许多研究者对混凝投药控制技术进行了广泛的研究，尝试了多种方法，较为典型的包括下述几种。 1、数学模型法 一些研究者希望建立一个描述投药量的数学模型，作为投药控制的依据。1964年，苏州胥江水厂就建立了我国最早的投药量模型，其中包括原水浊度、温度、耗氧量等几个参数。后来，重庆高家花园水厂（1981年）等也陆续建立了投药量模型，但是都一直未能实用。其中一个重要原因是受当时的自动化仪表水平限制，很少有几个水质参数能实现可靠的在线连续检测，更何况还涉及耗氧量等参数，至今未能解决在线检测问题。 进入80年代，在线检测仪表与控制技术发展较快，特别是计算机技术的进步为自动控制提供了关键性手段，数学模型法混凝控制也有了实现的可能。兰州第一水厂于1983年在高浊度水的投药控制上首先建立了数学模型，主要根据高浊度水的泥沙浓度，用计算机控制混凝剂的自动投加，取得了成效[1>。此后，有研究者对高浊度水投药控制数学模型进行了更深入的研究，提出了精度较高的比表面积模型，但未见应用报导[2>。 早期的数学模型是前馈模型，难以实用。80年代后期，哈尔滨市第三水厂和上海石化水厂分别建立了前馈-反馈投药量数学模型，利用前馈水质模型粗调、以沉淀水浊度反馈微调修正的方式，用计算机自动控制投药，取得了一定的效果[3、4>。 数学模型法未能获得推广，其原因包括：混凝的影响因素众多，准确建模困难；建立数学模型，需要长期大量的准确数据统计；涉及仪器仪表多，投资大，维护要求高；模型灵活性差，难以适应混凝剂品种改变、控制目标调整等变化。 2、模拟滤池（沉淀池）法 这是研究较多的另一种方法。利用一个小的模型滤池或沉淀池，使水处理生产系统中得到初步絮凝的水流过该模型，计算机控制系统以该模型的出水浊度来评价投药量是否合理，并作为调节投药量的依据。1984年，无锡中桥水厂报导了这种技术的试验研究[5>，有一些水厂将之作为控制投药量的辅助手段。 这种方法的控制过程有10-20min的时间滞后（水样流经模型的时间），在原水水质变化急剧的水厂不能适用。方法的准确性也较差，因为其依据是模型与原型（生产系统）的相似性，然而保证其相似是困难的。例如在原水浊度较高时，仅以一个小滤池模拟水处理全系统工况是不全面的。这些不足