给水排水工程仪表与控制_十_给水处理系统控制技术

给水排水工程仪表与控制华中科技大学电气与电子工程学院CH4给水处理系统控制技术1.混凝投药工艺的控制技术2.沉淀池运行控制技术3.滤池运行控制技术4.氯气的自动投加和控制技术5.水厂自动监控系统CH4给水处理系统控制技术•给水处理系统保证用户用水水质和水量。•原水水质不断变化，而且变化幅度很大的；用水量也有很大变化。故，工作条件参数变化，水处理系统各环节的工况会发生较大波动。•因此，设置控制系统，才能保证处理过程高效、经济。•加强水处理工艺过程监控和参数统计，能加强生产过程管理。•水处理系统的监控技术与设施的水平。是水厂现代化程度的重要标志。CH41混凝投药工艺的控制技术1.混凝与混凝控制–在国内外的常规地表水处理工艺中，皆以除浊澄清作为主要目标之一，即采用混凝、沉淀（或澄清）、过滤这样一个基本工艺。–关键：使水中的浑浊物质聚结形成具有一定粒度和表面特性的絮凝体，为沉淀或过滤去除创造良好的条件。–投加混凝剂的量•过少：……•过多：……CH41混凝投药工艺的控制技术•影响混凝剂需要量的因素–混凝目标：余浊，沉淀水浊度；–水处理构筑物的性能；–原水水质；–混凝剂特性。•由于上述诸多方面的影响，混凝剂投量的确定与控制变得十分复杂和困难。•目前还没有一个完整的理论计算模式，只能按经验或试验确定混凝剂量。•投药混凝控制是水厂工艺过程自动控制的一个难点，是提高水厂现代化水平的关键环节。CH41混凝投药工艺的控制技术2.混凝控制技术分类–水处理构筑物也已确定，但需适应原水水质、水量、混凝剂自身效能等因素的变化，保证沉淀水浊度达到规定指标。–按控制参与方式：•脱机控制类与在线控制类–控制系统结构：反馈、前馈、复合等–按参数类型：•模拟参数、水质参数、特征参数和综合参数CH41混凝投药工艺的控制技术3.典型混凝控制技术经验目测法烧杯实验法模拟滤池法数学模型法胶体电荷法CH41混凝投药工艺的控制技术4.流动电流混凝控制技术流动电流与混凝工艺的相关性CH41混凝投药工艺的控制技术•流动电流混凝工艺控制系统的组成CH41混凝投药工艺的控制技术•流动电流混凝工艺控制系统的特点1.特征参数控制法2.单因子3.小滞后系统•流动电流混凝工艺控制的混凝剂适应性–非电解质类高分子混凝剂，流动电流会产生无规则波动！–混凝剂浓度与SC特性–原水浓度与混凝剂浓度检测极限CH41混凝投药工艺的控制技术5.高浊度水混凝控制技术–高浊度水混凝以吸附架桥作用为主和絮凝速度快，是有别于常规浊度水混凝的两个重要特点。–在混凝控制技术上，有重要的差别。CH41混凝投药工艺的控制技术•絮凝控制技术1.泥砂颗粒比表面积法2.前馈数学模型法3.透光脉动絮凝检测技术CH41混凝投药工艺的控制技术•高浊度水絮凝过程与透光脉动值的相关性–絮凝剂投加量和透光脉动值的关系–浑液面沉速与透光脉动值的关系–出水余浊和透光脉动值的关系•透光脉动值与絮凝剂投加量、浑液面沉速及出水余浊的较好的相关关系，是用絮凝检测仪对高浊度水投药进行自动控制的基础依据CH41混凝投药工艺的控制技术6.混凝控制技术发展趋势–数学模型法（模型建立困难）–中间参数法（混凝的核心因素，胶体电荷）前馈反馈控制（控制系统结构）CH42沉淀池运行控制技术•技术概况–沉淀池是水处理工艺中去除水中絮凝体及粗大杂质的构筑物。–远行控制：主要是沉淀池排泥的控制。•沉淀池底的积泥必须及时排出，才能保证沉淀池的正常运行。否则就会导致出水浊度升高，发生水质事故。•排泥水耗量较大，是水厂自用水的重要组成部分。在良好排泥的前提下，节约排泥用水是水厂经济运行的重要内容。排泥周期过短或者排泥历时过长，都会造成浪费。CH42沉淀池运行控制技术•排泥周期：两次排泥的时间间隔•排泥历时：一次排泥所经历的时间•排泥控制的基本内容：根据池内积泥量的多少决定排泥周期、排泥历时等•沉淀池排泥控制的技术关键：确定池内的积泥量，确定合理的排泥历时。CH42沉淀池运行控制技术•排泥水浊度变化曲线CH42沉淀池运行控制技术•排泥控制技术分类：1.池底积泥积聚程度控制2.按沉淀池的进水浊度、出水浊度，建立积泥量数学模型3.根据生产运行经验，确定合理的排泥周期、排泥历时上述方法可结合使用。CH42沉淀池运行控制技术•[例1]南方某厂，30万吨/天，长江水源，斜管沉淀池。–解决方案：IPC•排泥周期：定时（一般5hours，可修正）•排泥历时：数学模型CH42沉淀池运行控制技术•[例2]某引进水厂，20万吨/天。–解决方案：电子线路控制板•排泥周期：定时•排泥历时：定时•增加了沉淀池进水流量控制CH42沉淀池运行控制技术•[例3]东北，斜板沉淀池。–解决方案：PLC•排泥周期：定时•排泥历时：定时•排泥阀为气动，开启迅速，排泥效果好CH42沉淀池运行控制技术•[例3]黄河高浊度水，幅流式沉淀池。–解决方案：IPC•排泥周期、排泥流量：数学模型•排泥历时：数学模型–积泥量模型：CH42沉淀池运行控制技术–排泥流量模型：–排泥历时模型：CH43滤池运行的控制技术•滤池控制的基本内容–过滤和反冲洗，并以反冲洗为主。•反冲洗开始判断–滤后水浊度监控：连续检测滤池出水的浊度，当滤后水浊度达到设定值时开始反冲洗；–滤池水头损失监控：连续检测滤池的水头损失，当水头损失达到设定值时开始反冲洗；–定时控制：根据经验设定滤池工作周期，当达到周期规定的时间后开始反冲洗。CH43滤池运行的控制技术•反冲洗结束判断–反冲洗水浊度监控：连续检测滤池反冲洗水的浊度，当该浊度降到设定值时结束反冲洗，使滤池投入过滤工况；–定时控制：按经验设定滤池反冲洗历时，当达到规定的反冲洗时间后结束反冲洗，使滤池投入过滤工况。CH43滤池运行的控制技术•虹吸滤池的运行控制–以PLC为控制平台–以过滤水头损失或滤池水位为检测参数–冲洗结束定时控制CH43滤池运行的控制技术•移动罩滤池的运行控制–以PLC为控制平台–冲洗开始为定时顺序控制–冲洗结束定时控制CH44氯气的自动投加和控制技术•氯投加系统和设备–真空加氯机–真空调节器–水射器CH44氯气的自动投加和控制技术•氯投加的控制系统形式–流量比例前馈控制：即控制投加量与水流量成一定比例；–余氯反馈控制：按照投加以后水中的余氦进行反馈控制；–复合环控制：即按照水流量和余氯进行的复合控制，或双重余氯串级控制；–其它控制方式：以pH值和氧化还原电势为参数等进行控制。CH44氯气的自动投加和控制技术•前加氯开环控制系统CH44氯气的自动投加和控制技术•后加氯前馈反馈复合控制系统•后加氯串级控制系统CH45水厂自动监控系统•SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）–主控站（MTU）和若干个远程终端站（RTU）组成•DCS（DistributedControlSystem）–现场控制站、监测站、操作管理站、控制管理站及工程师站•IPC+PLC–PLC子站、IPC管理站CH45水厂自动监控系统•水厂自控的网络结构