仪表与控制(4章新)课件.ppt
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1、第四章第四章 给水处理系统控制技术给水处理系统控制技术第一节第一节 混凝投药工艺的控制技术混凝投药工艺的控制技术 一、混凝与混凝控制一、混凝与混凝控制 1、定义、定义 水中胶体粒子及微小悬浮物的水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程聚集过程 2、影响因素、影响因素水温影响水温影响无机盐混凝剂吸热反应低温水解困难无机盐混凝剂吸热反应低温水解困难低温水粘度大不利于胶粒脱稳凝低温水粘度大不利于胶粒脱稳凝聚聚水温低胶体水化作用强妨碍胶体凝聚水温低胶体水化作用强妨碍胶体凝聚增加混增加混凝剂投凝剂投加量或加量或者投加者投加高分子高分子助凝剂助凝剂 水的水的pH值和碱度影响值和碱度影响 水的水的pH值影响程度视
2、混凝剂种类而异,高分子混值影响程度视混凝剂种类而异,高分子混凝剂受水凝剂受水pH值影响较小。值影响较小。水中悬浮物浓度的影响水中悬浮物浓度的影响 从混凝动力学可知,水中悬浮物浓度很低时,混凝从混凝动力学可知,水中悬浮物浓度很低时,混凝效果差;浓度过高时所需混凝剂量将相应大大增加。效果差;浓度过高时所需混凝剂量将相应大大增加。为提高低浊度水的混凝效果,通常采用那些措施?为提高低浊度水的混凝效果,通常采用那些措施?加高分子助凝剂,矿物颗粒增加凝结中心或直接过滤加高分子助凝剂,矿物颗粒增加凝结中心或直接过滤 水力条件的影响水力条件的影响混合阶段:混合阶段:此阶段不要求形成大的絮凝体,混合此阶段不要求
3、形成大的絮凝体,混合要求快速和剧烈搅拌,在要求快速和剧烈搅拌,在短时间内短时间内完成。完成。反应阶段:反应阶段:要求使混凝剂的微粒通过絮凝形成大要求使混凝剂的微粒通过絮凝形成大的且具有良好沉淀性能的絮凝体,的且具有良好沉淀性能的絮凝体,搅拌强度搅拌强度或或水流水流速度速度必须得到控制。必须得到控制。实验项目烧杯号1257634慢中速搅406368707277100G值16323638404465pH值6.026.026.006.006.026.016.02矾花出现时间50404060602010矾花描述/mm絮体大0.71.7密实约0.5密实约0.4密实约0.5密实约0.4密实0.20.5密实
4、0.20.5不同速度梯度不同速度梯度G值实验结果对比值实验结果对比慢速搅拌时间对混凝效果的影响010301020405060702030t/min剩余浊度剩余浊度/mgL-1 混凝剂用量混凝剂用量硫酸铝用量与剩余浊度关系硫酸铝用量与剩余浊度关系硫酸铝投量/mgL-1剩余浊度/FTU0.3510152025300.450.550.65溶解池溶解池溶液池溶液池浮球阀浮球阀恒位箱恒位箱流量计流量计调节阀调节阀压压水管水管水泵水泵高压水高压水水射器水射器高压水管高压水管漏斗漏斗投药箱投药箱溶液池溶液池压压水管水管溶液池溶液池计量泵计量泵 3、混凝剂用量的影响因素、混凝剂用量的影响因素u混凝目标混凝目标
5、:目标浊度越高混凝剂需要量越少。目标浊度越高混凝剂需要量越少。u构筑物性能:构筑物性能:混合、反应、沉淀、过滤各个环节混合、反应、沉淀、过滤各个环节工工艺特性的差别都对混凝剂需要量产生影响。艺特性的差别都对混凝剂需要量产生影响。u原水水质:原水水质:水质特性对药耗有显著影响。水质特性对药耗有显著影响。u混凝剂特性:混凝剂特性:混凝性能有差别,药耗量也就不同,混凝性能有差别,药耗量也就不同,如同样的药耗,三氯化铁比硫酸铝效果大大提高。如同样的药耗,三氯化铁比硫酸铝效果大大提高。二、混凝控制技术分类二、混凝控制技术分类控制方式控制方式脱机控制脱机控制在线控制在线控制经验目测法经验目测法电位电位法法
6、简单反馈控制简单反馈控制前馈控制前馈控制复合控制复合控制据实验或观测结果对投药工况进行间歇的人工干预调整根据控制参数连续检测的结果,控制系统对投药量进行连续自动调节控控制制参参数数模拟法:模拟法:烧杯试验法、模拟滤池法等烧杯试验法、模拟滤池法等水质参数法:水质参数法:数学模型法数学模型法特性参数法:特性参数法:电位法、流动电流法等电位法、流动电流法等效果评价法:效果评价法:经验目测法、浊度测定法经验目测法、浊度测定法通过某种相似模拟关系来确定投药量 通过表现水质参数建立模型来确定利用混凝过程某些微观特性变化来确定投药混凝后宏观观察的实际效果来确定 三、典型混凝控制技术简介三、典型混凝控制技术简
7、介 1、经验目测法:、经验目测法:观察原水浊度变化、矾花生成情观察原水浊度变化、矾花生成情况、沉淀后水浊度的高低来凭经验调节投药量。况、沉淀后水浊度的高低来凭经验调节投药量。2、烧杯试验法:、烧杯试验法:人工间歇式投药量调节方法,通人工间歇式投药量调节方法,通过模拟测残余浊度来调节投药量。过模拟测残余浊度来调节投药量。3、数学模拟法:、数学模拟法:根据根据水质、水量水质、水量建立数学模型,建立数学模型,写出程序交计算机执行调控,在水处理中宜采用写出程序交计算机执行调控,在水处理中宜采用前前馈和反馈相结合馈和反馈相结合的控制模型。的控制模型。必须有前期大量而又可靠的生产数据,而且所得必须有前期大
8、量而又可靠的生产数据,而且所得 模型只适用于特定原水条件,不具普遍性。模型只适用于特定原水条件,不具普遍性。混凝剂 O2 微机处理 水质参数 前馈模式 后馈校正 巡回检测 报警处理 投药调整运算 混凝沉淀池 原水 流量 至滤池 Tu pH T Tu Q 投药泵 q DK+图 加矾微机自动控制框图 Tu浊度仪;T温度仪;pHpH 值仪;O2溶解氧仪;Q流量计;q药液流量计;DK电动调节阀 4、模拟滤池法:、模拟滤池法:由水厂混合后的水样引出少量水进由水厂混合后的水样引出少量水进入模拟装置,连续测定出水浊度,判断是否合理。入模拟装置,连续测定出水浊度,判断是否合理。5、胶体电荷控制法、胶体电荷控制
9、法 电位法:电位法:直接测量胶体的直接测量胶体的电位调节投药量;电位调节投药量;胶体滴定法:胶体滴定法:通过胶体滴定测定原水的胶体电通过胶体滴定测定原水的胶体电荷,并以经验公式确定投药量;荷,并以经验公式确定投药量;流动电流法:流动电流法:以以流动电流为因子流动电流为因子控制投药,具有控制投药,具有上述两种方法的优点。上述两种方法的优点。四四、流动电流混凝控制技术、流动电流混凝控制技术 1、与混凝工艺的相关性、与混凝工艺的相关性 A、电位相关性电位相关性流动电流与电位的关系线性变化的过程即电线性变化的过程即电解质对胶体表面电中解质对胶体表面电中和和双电层压缩过程和和双电层压缩过程-3-2SCD
10、值EM-5ABCDE B、混凝剂投量的混凝剂投量的相关性相关性SC值值0 12 34 5 67 89 10-150-100-50050100150 C、混凝效果的、混凝效果的相关性相关性余浊与SC相关曲线据单位余浊变化的据单位余浊变化的SC变化量判断铝盐变化量判断铝盐 类混凝剂对类混凝剂对SC响应的灵敏度要大于铁响应的灵敏度要大于铁盐类,据此特性决定盐类,据此特性决定SC法混凝投药控法混凝投药控制系统的各个参数制系统的各个参数。D、混凝剂形态的相关性混凝剂形态的相关性随pH减小,混凝剂水解平衡不断破坏,水合三价离子不断增大混凝剂对SCD探头表面负电荷的中和能力不断增强,反之亦然。随pHSC,即
11、SC变化趋势与不同混凝剂形态所具有的正负电荷状态对水中胶体颗粒及SCD探头表面最终影响相一致。2、流动电流工艺系统的组成与特点流动电流工艺系统的组成与特点 混合混合 后续处理工艺后续处理工艺出水出水 流动电流检测器流动电流检测器水样排放水样排放原水原水 混凝剂混凝剂投加装置投加装置控制中心控制中心(微机)(微机)记录仪记录仪 3、对混凝剂的适用性对混凝剂的适用性混浊度/度02005008001000 1500硫酸铝检出上限0.30.82.02.32.12.8检出下限610580570560550550氯化铁检出上限0.10.30.50.91.11.5检出下限 2250 2100 1950 19
12、20 1910 1900不同混浊度下SCD对混凝剂的检出极限(mg/L)混合混合 反应沉淀反应沉淀出水出水流动电流流动电流传感器传感器水样水样排放排放原水原水投药投药装置装置流动电流流动电流控制器控制器浊度控制器浊度控制器过滤过滤 浊度浊度传感器传感器水样水样排放排放流动电流投药串级控制系统图 五、高浊度水混凝控制技术五、高浊度水混凝控制技术 1、混凝特性、混凝特性u定义:定义:特指泥沙含量很高,能形成均浓浑水层,特指泥沙含量很高,能形成均浓浑水层,以界面形式沉降的天然原水。以界面形式沉降的天然原水。u特点:特点:混凝以吸附架桥作用为主、絮凝速度快。混凝以吸附架桥作用为主、絮凝速度快。2、确定
13、絮凝剂投加量的方法、确定絮凝剂投加量的方法v泥沙颗粒比表面积法泥沙颗粒比表面积法:高浊度水絮凝沉淀确定投高浊度水絮凝沉淀确定投药量基本参数为含砂量。药量基本参数为含砂量。v前馈数学模型法:前馈数学模型法:起动剂量的意义。起动剂量的意义。v透光脉动絮凝法:透光脉动絮凝法:透光脉动值能一定程度地反映透光脉动值能一定程度地反映加药混凝水中杂质絮凝情况,因而可以控制投药量加药混凝水中杂质絮凝情况,因而可以控制投药量 3、絮凝过程与透光脉动值的相关性、絮凝过程与透光脉动值的相关性l 絮凝剂投加量絮凝剂投加量改变投药量下检测值的变化曲线固定投药量下检测值的变化曲线透光脉动值与絮凝颗粒粒径的关系l 浑液面沉
14、速浑液面沉速R 值与浑液面沉速的关系浑液面沉速可以反映絮凝剂投量的多少,是衡量高浊度水絮凝效果的重要指标。R 值与出水余浊的关系l 出水余浊出水余浊透光脉动值与絮凝剂的投加量、浑液面沉速及出水余浊的相关性是絮凝检测仪对高浊度水投药控制的基础依据。絮凝剂投加量的掌握与控制是高浊度水处理的关键。第二节第二节 沉淀池运行控制技术沉淀池运行控制技术 基本内容:基本内容:根据积泥量决定根据积泥量决定排泥周期和排泥历排泥周期和排泥历时时 技术关键技术关键:积泥量积泥量排泥历时排泥历时污泥界面计测量池内泥污泥界面计测量池内泥位位进出水浊度或经验法确进出水浊度或经验法确定定一、技术概况与分类一、技术概况与分类
15、主要是沉淀池排泥的控制排泥水总固体变化曲线 控制技术控制技术按数学模型按数学模型计算积泥量计算积泥量泥面控制泥面控制排泥水浊度控制排泥水浊度控制 控制技控制技术术时间控制时间控制 投资大、费用高 需设置专用仪表 投资小、费用低 需设置专用仪表第三节第三节 滤池的控制技术滤池的控制技术 基本内容:基本内容:过滤、反冲洗,过滤、反冲洗,以反冲洗为主以反冲洗为主。控制方式:控制方式:水力、机电控制,本节主要介绍后者水力、机电控制,本节主要介绍后者。一、滤池控制内容与方式一、滤池控制内容与方式 滤池反冲洗控制方式不同,但控制方案 都要解决如何判断反冲洗开始和反冲洗结束连续检测水头损失经验设定反冲历时连
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