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SCD儀在水廠自控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

一、水廠概況

狀元水廠座落于溫州市龍灣區(qū)狀元街道龍騰南路,是自來水公司下屬的一座綜合凈水廠,水廠設(shè)計供水規(guī)模30萬噸/日,占地142畝,原水引自的珊溪水庫,水質(zhì)狀況良好,常年濁度偏低,一般維持在5NTU左右,使用混凝劑為液態(tài)聚合氯化鋁,狀元水廠自2005年8月16日建成正式投產(chǎn)以來,由于SCD儀取樣檢測系統(tǒng)運行效果并不理想,所檢測的數(shù)據(jù)混亂,導致計量泵自動投加藥無法實現(xiàn)跟蹤,所以一直沒有充分發(fā)揮SCD儀在自動加藥系統(tǒng)中作用。其工藝流程如圖1所示。

二、取樣系統(tǒng)的優(yōu)化改進

SCD儀取樣檢測系統(tǒng)可靠與穩(wěn)定的運行需要優(yōu)質(zhì)的水樣。獲得一個好水樣可能是操作時唯一最重要的要考慮的事情。SCD儀裝置的水樣應(yīng)滿足以下5個主要要求:水樣應(yīng)能代表所檢測和控制的過程;水樣應(yīng)不含使壞探頭或阻礙水樣流動的異物;水樣應(yīng)連續(xù);從投藥到檢測延遲時間應(yīng)在2—3分鐘之間;對水樣流量應(yīng)在2—4升/分鐘之間。對于水樣的上述幾點要求,與取樣檢測系統(tǒng)的設(shè)計密切相關(guān),據(jù)此對其進行了優(yōu)化改進。

1.清潔的水樣

(1)利用三通代替水樣預處理裝置

如果取樣含有砂、污泥或其它細小微粒,就建議用一個水樣清潔設(shè)備。因為細砂和雜質(zhì)將很快磨損探頭敏感區(qū),從而產(chǎn)生異常的SCD儀讀數(shù)和靈敏度的喪失,這里我們用三通對水樣進行預處理,這樣會大大改善水樣的信號的可靠性。三通位于取樣管末端位置如圖2所示正常運行時,閥門1、4關(guān)閉,閥門2、5全開,閥3半開,取樣水經(jīng)5閥取樣管流至三通處,部分向上經(jīng)閥2流過SCD儀,其余經(jīng)閥3直接排放。由于慣性作用與重力,大部分泥砂與雜物隨水流向前流動,只有少部分拐彎向上流經(jīng)SCD儀。

(2)設(shè)定取樣管反沖洗系統(tǒng)

由于取樣管中水流速度低,易沉積泥砂與雜物,減少了過水能力,所以在取樣管末端外接壓力水,在取樣管前端設(shè)排空閥4。反沖洗時閥2、3、5全關(guān),閥1、4全開,壓力水經(jīng)閥1反向沖刷取樣管,廢水經(jīng)閥4排放。

(3)改彎頭為帶堵頭的三通

彎頭處易堵雜物,所以應(yīng)盡可能減少取樣管的彎頭,并改彎頭為帶堵頭的三通,以利于人工打開堵頭清理管路。

(4)取消探頭室沖洗管

起初,按照SCD儀說明書,在SCD儀探頭室下面安置了沖洗管,定期沖洗探頭。但在運行中發(fā)現(xiàn)SCD儀信號經(jīng)常無故發(fā)生大幅波動,后經(jīng)查明原因:探頭室中的小銹鐵塊引起檢測電極短路。

(5)確定取樣管直徑

a.計算最小管直徑:取樣管的長度L=12m,水樣流過取樣管的時間近似等于系統(tǒng)的延遲時間T,設(shè)水樣的流量為Q,流速為V,取樣管的過水斷面面積為S,管直徑為D,則:
S=Q/V=QT/L
D=2

根據(jù)SCD儀對水樣的要求,Q值至少應(yīng)為2L/min,T應(yīng)該在2—3min之間,如果Q與T都取下限值(Q=2L/min,T=2min),就可以算出最小管直徑:D=20mm,故選擇直徑為32mm的PVC管。

b.校對取樣管最大輸水能力

原因取樣管利用原水管壓力進行輸送,必須校對輸水能力,已知取樣管起點壓力至少為49kPa(以5m計算),SCD儀距地面1m,末端自由流,那么取樣管的水頭損失為4m。當閥門全開時,取樣管輸水能力最大,如果取樣管的沿程水頭損失以總水頭損失的70%計算,則水力坡度I=4X70%/12=0.23,從設(shè)計上可查出對應(yīng)的流量為1.6L/s,折合為96L/min,遠超過所需水量,能夠滿足要求,正常運行時,可通過閥門調(diào)節(jié)水量。

2.連續(xù)取樣

儀表運行時,水樣的中斷將導致儀表采集信號有中斷,在SCD儀自動控制投加藥時,就會失控。檢測室流動區(qū)內(nèi)的雜質(zhì)將阻礙或徹底阻止水樣流動,導致SCD儀讀數(shù)的喪失以及可能的探頭損壞。所以水樣流動的穩(wěn)定性是非常重要的,通常SCD儀推薦的流量是每分鐘2—4升。

3.系統(tǒng)延時

延時應(yīng)足夠長,以確保藥品和原水之間充分混合。提供良好的混合混凝過程,對于大多數(shù)過程基本上是瞬間的。系統(tǒng)延時的主要因素是取樣點的位置。通常將SCD儀盡可能靠近取樣點,可以減少系統(tǒng)延時。

4.正確調(diào)節(jié)增益

增益的調(diào)節(jié)很重要,如果設(shè)定過高,會放大SC信號中不必要的偏差,這些偏差可導致顯示值和控制信號的恒定波動。增益設(shè)定過高,也會導致設(shè)備在SC適度變化的情況下,其讀數(shù)溢出刻度。如果增益設(shè)定過低,儀表將檢測不出處理過程中小而重要變化的信息。

5.加強日常維護

首先要保持取樣室的表面清潔,以防測量誤差。因SCD儀容易出故障,所以至少應(yīng)每小時檢查一次,內(nèi)容包括:SCD儀有無斷流,流量是否在要求區(qū)間;探頭上下運動是否正常;延長時間是否在2—3分鐘之間;SCD儀信號是否正常,有無出現(xiàn)大幅波動;定期拆洗探頭、清洗探頭室及取樣管。

結(jié)束語

根據(jù)SCD儀對取水樣的嚴格要求,我們對SCD儀取樣進行研究分析,優(yōu)化其取樣設(shè)計,并狀元水廠水質(zhì)實際情況,進行SCD儀信號單反饋控制米頓羅計量泵投加藥,加上進水流量變化時,流量比例控制,這樣形成一個復合環(huán)控制系統(tǒng)進行投加藥,運行半年來,還是穩(wěn)定的,控制投加藥也是有很好的效果,為大多數(shù)凈水廠生產(chǎn)運行提供了借鑒。