城市供水系統(tǒng)監(jiān)控和自動化技術(shù)設(shè)備情況介紹

1、城市供水系統(tǒng)監(jiān)控和自動化技術(shù)設(shè)備情況介紹    摘要：采用生物接觸氧化技術(shù)預(yù)處理微污染原水，并和水廠常規(guī)處理工藝進行了對比。中試結(jié)果表明，原水濁度為50200NTU、氨氮濃度為110mg/L、水溫為1830時，生化池對氨氮的去除率為60%80%，CODMn去除率為0.5%25%，UV254的去除率為1%15%；正常運行時，較高濁度(200800NTU)的沖擊不會明顯影響生化池對氨氮和CODMn的去除；生化池的亞硝酸鹽氮去除率為20%50%，在原水氨氮濃度較高時亞硝酸鹽氮積累增多；增加生物接觸氧化預(yù)處理工藝，顯著提高了后續(xù)混凝沉淀池和砂濾池的除污染效果。

2、關(guān)鍵詞：微污染原水 預(yù)處理 生物接觸氧化  一、專題概況“污水處理與工業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究”是我國“九五”期間設(shè)立的國家重點科技攻關(guān)項目。該項目由5個課題、21個專題組成，分別由建設(shè)部、國家環(huán)保總局、中國科學(xué)院等6個部委組織實施?！俺鞘泄┧到y(tǒng)監(jiān)控和自動化技術(shù)設(shè)備”（96-909-03-04）是專題之一，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）主持。專題下設(shè)4個子專題，即1、安全飲用水的監(jiān)測儀表；2、已建水廠集散計算機監(jiān)控系統(tǒng)；3新建水廠集散型計算機監(jiān)控系統(tǒng)；4、城市供水系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)設(shè)備與優(yōu)化調(diào)度研究，分別由哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國市工程中南設(shè)計研究院、深圳自來水集公司承擔(dān)，有廣東開平供水集團公司

3、、廈門飛華環(huán)保器材有限公司、三門峽市自來水公司等單位參加。該專題工作自1996年至2000年進行，歷時5年，參加攻關(guān)人員總計約40人，投入經(jīng)費2374萬元。二、專題設(shè)立的指導(dǎo)思想1、研究的目的和意義隨社會</a經(jīng)濟的發(fā)展，水對人民生活與生產(chǎn)的影響日益加強，對供水的質(zhì)量與安全可靠性的要求不斷提高，人們也更加重視降低供水系統(tǒng)的能耗，為此，一項重要而有效的措施就是加強供水系統(tǒng)工況的監(jiān)測，尤其是加強水處理廠各個工藝環(huán)節(jié)的自動監(jiān)測與控制。研究城市供水系統(tǒng)的監(jiān)控與水廠自動化技術(shù)裝備，必須考慮中國供水行業(yè)的技術(shù)特點與經(jīng)濟力量。我國水廠的基本現(xiàn)狀是：水工業(yè)整體技術(shù)水平低，特別缺乏供水系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)與人才；

4、水工業(yè)儀表與裝備基礎(chǔ)薄弱，國產(chǎn)的專用水質(zhì)在線檢測儀表及主要裝備性能難以滿足供企業(yè)的需要；受社會經(jīng)濟發(fā)展水平限制，供水企業(yè)經(jīng)濟實力不足，除了少數(shù)較大型企業(yè)有能力通過貸款等方式引進國外的先進技術(shù)與設(shè)備、發(fā)展供水監(jiān)控系統(tǒng)外，多數(shù)的中水水廠面臨的是缺資金、少技術(shù)、進口設(shè)備買不起、國產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)的局面。這些情況決定了發(fā)展中國供水行業(yè)的現(xiàn)代化不能全盤照搬西方發(fā)達國家的經(jīng)驗，要形成有中國特色的技術(shù)路線。為此，本專題的研究目的就是在“八五”攻關(guān)成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)發(fā)揮已有研究優(yōu)勢，開發(fā)出一批適全中國國情的特點的、關(guān)鍵的水質(zhì)專用檢測儀表與裝備總結(jié)我國供水系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)經(jīng)濟，參考借鑒國外的先進經(jīng)濟，建成若干有代表

5、性的水廠集散型計算機監(jiān)控系統(tǒng)示范工程。這一專題的研究將有效地提高供水系統(tǒng)的工作質(zhì)量及供水的安全可靠性，降低供水成本，推進我國供水系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)代化的進程，具有很顯著的社會效益與經(jīng)濟效益。2、國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展概況及國內(nèi)需求國外自60-70年代起開始了供水系統(tǒng)自動監(jiān)控的研究與應(yīng)用工作。尤其是自80年代以來，電子等現(xiàn)代科技高速發(fā)展，水工業(yè)專用檢測儀表與裝備不斷發(fā)展，水工業(yè)專用檢測儀表與裝備不斷發(fā)展與完善，相應(yīng)地推動供水系統(tǒng)的自動監(jiān)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。加之西方發(fā)達國家雄厚經(jīng)濟實力與技術(shù)基礎(chǔ)，供水系統(tǒng)的自動監(jiān)控已得到普遍應(yīng)用。一些水廠已實現(xiàn)全自運行，能對生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)連續(xù)自動地監(jiān)測、調(diào)節(jié)、記錄、報警等等。

6、這種高度自動化運行的模式是符合西方國情特點的。西方許多國家人力資源緊張，人工費用往往占生產(chǎn)成本構(gòu)成的比重較大，而儀表設(shè)備費相對較低，加之設(shè)備質(zhì)量可靠，高度自動化節(jié)省了人力資源也就是獲取了較高的經(jīng)濟效益。西方也有相當多的水廠僅對一些影響處理水質(zhì)及費用關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)實施自動控制，而對各個工藝階段的主要水質(zhì)與運行參數(shù)進行自動監(jiān)測。這是一種經(jīng)濟高效的自動監(jiān)控方案，值得借鑒。國外的水廠監(jiān)控普遍采用集散式系統(tǒng)。對各個工藝單元進行分散控制減小了各控制環(huán)節(jié)之間的干擾，提高了工作的可靠性；對全廠的集中監(jiān)控，又保證了統(tǒng)一指揮、調(diào)度的靈活性。我國自80年代中后期起，陸續(xù)有一些較大型的水廠利用外資建設(shè)，同時引進了成套的

7、水廠現(xiàn)代化監(jiān)控儀表與設(shè)備。我國在水廠關(guān)鍵環(huán)節(jié)混凝投藥控制技術(shù)與設(shè)備方面實現(xiàn)了流動電流及透光率脈動兩種凝控制設(shè)備的國產(chǎn)化，并在水廠獲得推廣應(yīng)用，取得顯著效果，在此方面已居于國際領(lǐng)先水平。水工業(yè)的一些專用檢測儀表與設(shè)備，如在線檢測濁度儀、計量投加泵等，也有一些廠家開始生產(chǎn)，但是質(zhì)量水平與國外產(chǎn)品相對仍有距離，難以滿足國內(nèi)市場需要。我國大多數(shù)水廠的監(jiān)控技術(shù)仍是很落后的，基本以人工方式為主，很難適應(yīng)現(xiàn)代化的要求，一些水廠（包括有些引進設(shè)備的水廠）的自動監(jiān)控基本照搬西方的模式，雖然采用了龐大的自動化系統(tǒng)投資很大，然而在一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)上的調(diào)近代功能并不強。如混凝投藥是按原水流量比例控制，不能跟蹤響應(yīng)原水水質(zhì)

8、等因素變化對藥耗的需求；沉淀池排泥用水；傳統(tǒng)的處理效果以濁度為指標，存在檢測可靠性等問題等等。這種模式并不適應(yīng)我國相當多的水廠原水水質(zhì)變化大而快的情況，而談不上保證水處理系統(tǒng)運行優(yōu)化，結(jié)果水質(zhì)保證率低，而運行費用高。這些自動監(jiān)控系統(tǒng)并不完全符合提高水廠技術(shù)經(jīng)濟效益這一根本目的。針對我國的技術(shù)經(jīng)濟條件，不同規(guī)模水廠迫切需要解決的問題有所不同。近年來建設(shè)的較大型的、自動監(jiān)控水平較高的水廠需要認真總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗，并向優(yōu)化運行方面發(fā)展，為這類水廠自動監(jiān)控技術(shù)的進步提供借鑒與指導(dǎo)。對于眾多的中小水廠，經(jīng)濟條件有限，應(yīng)在堅持國產(chǎn)化、實用化的原則下，著重發(fā)展那些對供水質(zhì)量、運行費用有重要影響的工藝環(huán)節(jié)的自動監(jiān)

9、控技術(shù)與設(shè)備，建立規(guī)模適宜的集散型計算機監(jiān)控系統(tǒng)。三、專題執(zhí)行情況1、安全飲用水的監(jiān)測儀表針對現(xiàn)有濁度儀的檢測原理、結(jié)構(gòu)形式、以及輔助功能等方面與國外進口產(chǎn)品的差距和實際生產(chǎn)應(yīng)用的需要，著重在以下幾個方面進行了改進與完善。采用CPU微處理器，可實現(xiàn)各種參數(shù)的設(shè)置、儲存、備份，具有上下限報警、聲光批示、線性校正功能，同時可實現(xiàn)時間設(shè)定、RS-232通訊接口、信號平滑電子密碼鎖等多項智能化功能。采用懸掛式連續(xù)采樣系統(tǒng)，垂直安裝的大直徑取樣器，具有黑體吸收結(jié)構(gòu)，并實現(xiàn)了產(chǎn)品模具化。通過采用高穩(wěn)定度的光源與高精度、低漂移的光電轉(zhuǎn)換器，高穩(wěn)度電源、光學(xué)透鏡等器件，配備機械消氣泡裝置，設(shè)置了電路濾波、計算

10、機軟件消泡功能。這些措施提高了信號接收的穩(wěn)定性，解決清潔維護問題。在技術(shù)性、穩(wěn)定性、線性度及抗干擾性等四個主要方面與美國進口的同類產(chǎn)品進行對比，表明其質(zhì)量和參數(shù)的可靠性均達到滿意的水平。準確度實驗表明，表面散射光濁度儀定位準確穩(wěn)定，線性較好，回收率在98%102%之間，可見其測定準確度較高。精密度實驗表明：同臺儀器測定的相對偏差不大于2.5%，不同儀器間的最大偏差不大于1.5%，相對標準偏差（RSD）小于2.0%，均滿足濁度測定國家標準方法的要求，同時也表示該種儀器具有很高的精密度，已達到國際先進水平。濁度儀的穩(wěn)定性、準確性、重要性、絕緣性等主要指標均符合技術(shù)要求。濁度脈動檢測儀采用光透射式檢

11、測方式，根據(jù)光束內(nèi)顆粒物質(zhì)數(shù)量濃度的變化情況進行檢測。有效檢測信號輸出值為比值的形式，由于電子元器件的老化漂移及透光表面的粘污所千萬的檢測信號改變，在兩個計算值上產(chǎn)生相同程度影響，其比值R則消除了這些影響，避免了許多光電儀器存在的嚴重問題，因此具有抗污染性能，在檢測過程中不需要進行常規(guī)的標定和清洗，具有免清潔、免維護的特點。這是該檢測方法的一種獨特的性質(zhì)，也彌補了濁度測定法存在的電子漂移和檢測器表面粘污等弊端。R值能夠更有效地表達出懸浮液中顆粒物質(zhì)含量相對數(shù)量及其變化情況，彌補了濁度測定方法受顆粒粒徑影響大的缺陷。從以上結(jié)果和分析可看出，濁度法更適用于小于1m的懸浮顆粒。這兩種檢測方法實現(xiàn)了優(yōu)

12、勢互補，從而使得在整個顆粒粒徑范圍內(nèi)都有了有效的顆粒檢測方法。當顆粒大于1.5m時，濁度脈動法可直接檢測ppb級至109個/cm3以上范圍的顆粒，而常規(guī)顆粒計數(shù)方法在大于106個cm3時就必須進行稀釋；濁度檢測也會因重疊效應(yīng)產(chǎn)生較大偏差。濁度脈動檢測技術(shù)有極大的適用性，一般不需稀釋或預(yù)處理可直接檢測，拓寬了應(yīng)用范圍，大幅度簡化了操作程序，更具實用性。在儀表設(shè)計及測試中，采用高性能的遠紅外激光發(fā)射二級管，大幅度穩(wěn)定光源強度，同時配置高性能光敏二極管，以及高精度電子處理電路，使檢測信號的處理精度進一步提高，而且不易受到干擾，信號的波動和飄移程度均低于±2%。對待檢測水進行取樣時，考慮到流

13、速過低會使絮凝體或懸浮顆粒產(chǎn)生沉淀，而且檢滯后時間加大，不利于控制過程；但流速過高會使絮凝體顆粒破碎；一般取樣流速應(yīng)大于100ml/min為宜。配備進口的智能化功能電腦控制器，具有自動診斷、自動校準、自動量程轉(zhuǎn)換，誤操作及傳感器故障自動對策。報警方式有誤操作及傳感器故障數(shù)字顯示、聲光報警；過投藥、欠投藥、斷藥報警；變頻器停機及故障報警。整機的關(guān)鍵部件均采用高質(zhì)量器件，可充分保證儀表的使用壽命。傳感器部分為不銹鋼材質(zhì)，采用分體式遠傳信號傳感器，具有密封、防水、耐溫等功能，可適用與各種條件惡劣的現(xiàn)場，保證長時間正常使用。對于低濃度懸浮液，儀器的信號將主要由通過光束的單個顆粒產(chǎn)生，此時濁度脈動檢測儀

14、器的運行方式 與基于光阻塞理論的顆粒分析計數(shù)儀器的非常相似，可以對清潔水質(zhì)中的濃度極低的懸浮顆粒物質(zhì)進行檢測。與常規(guī)顆粒計數(shù)檢測儀器進行的平行對比結(jié)果表明，濁度脈動檢測儀器的檢測值與實際顆粒計數(shù)值的變化趨勢完全相同，而價格要低于常規(guī)顆粒計數(shù)檢測儀器數(shù)倍。由于常規(guī)顆粒計數(shù)儀器在運行時只能檢測某個粒徑范圍的顆粒，而濁度脈動檢測儀可以有效地檢測出大于1m粒粒物質(zhì)，并且顆粒濃度及粒徑都不受限制，所以后者應(yīng)該更具代表性，更能真實地反映水中顆粒物質(zhì)相對含量。因而，該檢測技術(shù)有可能作為一種全新的顆粒物質(zhì)總體含量的有效檢測方法。濁度脈動檢測方法同樣可檢測顆粒濃度高的懸浮液，此時光束可有數(shù)以千計的顆粒，但檢測過程不受顆粒濃度的限制，避免了濁度檢測法和常規(guī)顆粒計數(shù)檢測法存在的