SCD儀在水廠自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(lái)水公司下屬的一座綜合凈水廠，水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模30萬(wàn)噸/日，占地142畝，原水引自的珊溪水庫(kù)，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(lái)，由于SCD儀取樣檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行效果并不理想，所檢測(cè)的數(shù)據(jù)混亂，導(dǎo)致計(jì)量泵自動(dòng)投加藥無(wú)法實(shí)現(xiàn)跟蹤，所以一直沒(méi)有充分發(fā)揮SCD儀在自動(dòng)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(jìn)
SCD儀取樣檢測(cè)系統(tǒng)可靠與穩(wěn)定的運(yùn)行需要優(yōu)質(zhì)的水樣。獲得一個(gè)好水樣可能是操作時(shí)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(gè)主要要求：水樣應(yīng)能代表所檢測(cè)和控制的過(guò)程；水樣應(yīng)不含使壞探頭或阻礙水樣流動(dòng)的異物；水樣應(yīng)連續(xù)；從投藥到檢測(cè)延遲時(shí)間應(yīng)在2—3分鐘之間；對(duì)水樣流量應(yīng)在2—4升/分鐘之間。對(duì)于水樣的上述幾點(diǎn)要求，與取樣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)密切相關(guān)，據(jù)此對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。
1.清潔的水樣
(1)利用三通代替水樣預(yù)處理裝置
如果取樣含有砂、污泥或其它細(xì)小微粒，就建議用一個(gè)水樣清潔設(shè)備。因?yàn)榧?xì)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(duì)水樣進(jìn)行預(yù)處理，這樣會(huì)大大改善水樣的信號(hào)的可靠性。三通位于取樣管末端位置如圖2所示正常運(yùn)行時(shí)，閥門(mén)1、4關(guān)閉，閥門(mén)2、5全開(kāi)，閥3半開(kāi)，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(guò)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(dòng)，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(guò)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(shí)閥2、3、5全關(guān)，閥1、4全開(kāi)，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(kāi)堵頭清理管路。
(4)取消探頭室沖洗管
起初，按照SCD儀說(shuō)明書(shū)，在SCD儀探頭室下面安置了沖洗管，定期沖洗探頭。但在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)SCD儀信號(hào)經(jīng)常無(wú)故發(fā)生大幅波動(dòng)，后經(jīng)查明原因：探頭室中的小銹鐵塊引起檢測(cè)電極短路。
(5)確定取樣管直徑
a.計(jì)算最小管直徑：取樣管的長(zhǎng)度L=12m，水樣流過(guò)取樣管的時(shí)間近似等于系統(tǒng)的延遲時(shí)間T，設(shè)水樣的流量為Q，流速為V，取樣管的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為S，管直徑為D，則：
S=Q/V=QT/L
D=2
根據(jù)SCD儀對(duì)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(duì)取樣管最大輸水能力
原因取樣管利用原水管壓力進(jìn)行輸送，必須校對(duì)輸水能力，已知取樣管起點(diǎn)壓力至少為49kPa(以5m計(jì)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(dāng)閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，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(jì)算，則水力坡度I=4X70%/12=0.23，從設(shè)計(jì)上可查出對(duì)應(yīng)的流量為1.6L/s，折合為96L/min，遠(yuǎn)超過(guò)所需水量，能夠滿足要求，正常運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)水量。
2.連續(xù)取樣
儀表運(yùn)行時(shí)，水樣的中斷將導(dǎo)致儀表采集信號(hào)有中斷，在SCD儀自動(dòng)控制投加藥時(shí)，就會(huì)失控。檢測(cè)室流動(dòng)區(qū)內(nèi)的雜質(zhì)將阻礙或徹底阻止水樣流動(dòng)，導(dǎo)致SCD儀讀數(shù)的喪失以及可能的探頭損壞。所以水樣流動(dòng)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(shí)
延時(shí)應(yīng)足夠長(zhǎng)，以確保藥品和原水之間充分混合。提供良好的混合混凝過(guò)程，對(duì)于大多數(shù)過(guò)程基本上是瞬間的。系統(tǒng)延時(shí)的主要因素是取樣點(diǎn)的位置。通常將SCD儀盡可能靠近取樣點(diǎn)，可以減少系統(tǒng)延時(shí)。
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(guò)高，會(huì)放大SC信號(hào)中不必要的偏差，這些偏差可導(dǎo)致顯示值和控制信號(hào)的恒定波動(dòng)。增益設(shè)定過(guò)高，也會(huì)導(dǎo)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(guò)低，儀表將檢測(cè)不出處理過(guò)程中小而重要變化的信息。
5.加強(qiáng)日常維護(hù)
首先要保持取樣室的表面清潔，以防測(cè)量誤差。因SCD儀容易出故障，所以至少應(yīng)每小時(shí)檢查一次，內(nèi)容包括：SCD儀有無(wú)斷流，流量是否在要求區(qū)間；探頭上下運(yùn)動(dòng)是否正常；延長(zhǎng)時(shí)間是否在2—3分鐘之間；SCD儀信號(hào)是否正常，有無(wú)出現(xiàn)大幅波動(dòng)；定期拆洗探頭、清洗探頭室及取樣管。
結(jié)束語(yǔ)
根據(jù)SCD儀對(duì)取水樣的嚴(yán)格要求，我們對(duì)SCD儀取樣進(jìn)行研究分析，優(yōu)化其取樣設(shè)計(jì)，并狀元水廠水質(zhì)實(shí)際情況，進(jìn)行SCD儀信號(hào)單反饋控制米頓羅計(jì)量泵投加藥，加上進(jìn)水流量變化時(shí)，流量比例控制，這樣形成一個(gè)復(fù)合環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行投加藥，運(yùn)行半年來(lái)，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(yùn)行提供了借鑒。
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