投藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行課題的研究

李浩然，田惠君

(哈爾濱供排水集團(tuán)制水三廠，哈爾濱150080)

1 前言

在常規(guī)水處理工藝中，投加化學(xué)藥劑進(jìn)行混凝是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。混凝是指在原水中加入一定量的藥劑，經(jīng)充分反應(yīng)后，使水中的懸浮物和膠體雜質(zhì)形成易于沉淀的大顆粒絮凝體，在后繼處理過程中分離去除的過程;是水處理過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)后繼沉淀、過濾和消毒工藝的效果有很大的影響，是凈水技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而混凝劑的投加量又是很難準(zhǔn)確掌握的工藝運(yùn)行參數(shù)，它是由復(fù)雜的水質(zhì)情況及運(yùn)行條件決定的。

2 課題的提出

哈爾濱供排水集團(tuán)制水三廠日供水65萬t，其中五二系統(tǒng)日處理地表水12.5萬t，原水投藥至今采用人工經(jīng)驗(yàn)控制投藥量，難以適應(yīng)不斷變化的原水水質(zhì)和水量，所以藥耗高，而且出水水質(zhì)不穩(wěn)定。

鑒于我廠生產(chǎn)工藝及構(gòu)筑物、設(shè)備等都已定型的情況下，加藥量是否最佳是影響混凝效果和整套系統(tǒng)處理效果的關(guān)鍵因素，為了使我廠投藥工藝科學(xué)合理，我廠QC小組成員于2005年3月開始了舊系統(tǒng)在原有條件的前提下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投藥的實(shí)驗(yàn)研究.為保證水廠處理水水質(zhì)的穩(wěn)定性降低藥耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，我廠選擇的攻關(guān)課題是“原水自動(dòng)投加凈水劑”，課題研究歷時(shí)1 a，取得了一定的成績(jī)。

3 課題研究方案的制訂

關(guān)于采取何種方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥的我廠QC小組查閱了相關(guān)資料，初步擬訂以下兩個(gè)方案:

3.1 方案一

借鑒我廠93系統(tǒng)的自動(dòng)投藥方式。根據(jù)52系統(tǒng)的處理能力，計(jì)劃加藥控制系統(tǒng)引進(jìn)德國(guó)產(chǎn)兩套變頻調(diào)速柜;兩臺(tái)RF415型單投計(jì)量泵(Q=0.4～4.0 m3/h，H=30 m，N=2.2 kW)采用以流量信號(hào)作為前饋，游動(dòng)電流信號(hào)作為負(fù)反饋控制加藥泵的流量。主要硬件組成有:入廠水流量計(jì)、加藥流量計(jì)、游動(dòng)電流分析儀、可調(diào)加藥泵、可編程控制器及其它設(shè)備。控制思想利用入廠水流量開環(huán)控制加藥量，減小入廠水流量對(duì)系統(tǒng)的影響;用SCD監(jiān)測(cè)加藥后混凝效果，以其作為負(fù)反饋，形成閉環(huán)控制，控制加藥泵流量，使加藥混凝達(dá)到理想效果。

3.2 方案二

采用流動(dòng)電流檢測(cè)法.該方法是國(guó)外在20世紀(jì)80年代開始應(yīng)用的混凝劑投加自動(dòng)控制新技術(shù)。該系統(tǒng)利用檢測(cè)凝聚過程的微觀特性，即膠體粒子表面流動(dòng)電荷的變化，在水處理投藥工藝過程中，控制流動(dòng)電流單個(gè)因子實(shí)現(xiàn)整個(gè)混凝劑投加的在線自動(dòng)控制。計(jì)劃引進(jìn)哈爾濱工業(yè)電子有限公司的1臺(tái)SCPAPM流動(dòng)電荷自動(dòng)投藥屏;哈爾濱現(xiàn)代水技術(shù)發(fā)展公司的SC－30S型膠體電荷傳感器。

經(jīng)過QC小組PDCA循環(huán)，發(fā)現(xiàn)方案一存在問題:我廠52工藝處理系統(tǒng)，設(shè)備陳舊，水處能力低。而方案一雖然在我廠有實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并且運(yùn)行效果比較好，但投資大，不適合52系統(tǒng)現(xiàn)有狀況。于是，QC小組決定采用流動(dòng)電流檢測(cè)法在線控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投藥。為此，我廠引進(jìn)了1套原水自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)。儀器經(jīng)過調(diào)試安裝后，QC小組技術(shù)人員就開始了原水的自動(dòng)投藥實(shí)驗(yàn)。

由于該實(shí)驗(yàn)為生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，因此實(shí)驗(yàn)必須在保證系統(tǒng)的出水質(zhì)的前提下進(jìn)Q行。為此，QC小組每次起用自動(dòng)投藥系統(tǒng)前，先參考當(dāng)日的混凝實(shí)驗(yàn)記錄以及我廠當(dāng)天其它系統(tǒng)的投藥情況，再現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)自動(dòng)投藥系統(tǒng)的實(shí)際投藥量。混凝實(shí)驗(yàn)記錄見表1～2。

表1 混凝實(shí)驗(yàn)記錄一

表2 混凝實(shí)驗(yàn)記錄二

4 投藥效果對(duì)比

經(jīng)過QC小組PDCA循環(huán)發(fā)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期效果。我們從水質(zhì)情況、運(yùn)行情況、制水成本、投藥單耗4方面將活動(dòng)前后的各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)及運(yùn)行效果進(jìn)行對(duì)比檢查。

4.1 水質(zhì)情況分析

我們列出了活動(dòng)前后的水質(zhì)情況的對(duì)比表，并繪制了相應(yīng)的折線圖。

通過圖1和表3我們不難看出:在原水濁度、原水量等工藝參數(shù)相近的情況下，活動(dòng)后的出水水質(zhì)比活動(dòng)前的更穩(wěn)定，而凈水劑單耗卻降低了。

圖1 活動(dòng)前后水質(zhì)情況對(duì)比折線圖

表3 活動(dòng)前后水質(zhì)情況對(duì)比表

4.2 運(yùn)行情況分析

整個(gè)自動(dòng)投藥系統(tǒng)的運(yùn)行情況達(dá)到了預(yù)期效果。該系統(tǒng)通過對(duì)膠體粒子流動(dòng)電流檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)了混凝劑投加的在線自動(dòng)控制。出水水質(zhì)被控制在1NTU以下;制水成本降低了;大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;制水工藝自動(dòng)化程度提高了。的問題。

該系統(tǒng)探頭清刷次數(shù)過于頻繁，不利于生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。需要QC小組在下一次PDCA循環(huán)中解決探頭漂移

4.3 制水成本分析

投藥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行后，藥劑單耗每1 000 t水比原來減少了1.95 kg，平均每月節(jié)約2 484.10 kg，年平均節(jié)約藥劑約89.43 t，折算用節(jié)省人民幣7.6萬元。(活動(dòng)前后電、殺菌劑單耗無大差異)。

4.4 投藥單耗分析

我們列出了活動(dòng)前后投藥單耗情況的對(duì)比表，并繪制了相應(yīng)的柱狀圖。通過圖表我們可以看出:活動(dòng)后的月單耗不但低于上一年月單耗而且比計(jì)劃單耗有所降低。

圖2 活動(dòng)前后投藥單耗情況柱狀圖

圖3 SC－30S型膠體電荷傳感器集取樣探頭、信號(hào)處理及控制輸出的系統(tǒng)原理圖

圖4 用與不用流動(dòng)電流儀時(shí)的混凝效果比較曲線圖

表4 活動(dòng)前后投藥單耗情況對(duì)比表

5 技術(shù)參數(shù)

1)SCD儀

sc－30s:標(biāo)準(zhǔn)4～20 mA游動(dòng)電流檢測(cè)輸出，現(xiàn)場(chǎng)顯示可選擇自動(dòng)清洗功能，內(nèi)帶控制器

2)濁度儀

量程:0～100NTU

精度:0～40NTU±0.02NTU

40～100NTU±5%NTU

3)系統(tǒng)主要配置一覽表，見表5。

表5 系統(tǒng)主要配置一覽表

［1］張偉，陳繼華，王曉光.關(guān)于常規(guī)給水處理工藝的強(qiáng)化［J］.黑龍江水利科技，2002，30(4):135 －136.

［2］胡文慧，高巍，高洋.水處理藥劑復(fù)合鐵應(yīng)用研究［J］.黑龍江水利科技，2004，32(1):53.