我国水处理混凝投药控制技术的研究与发展

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1、我国水处理混凝投药控制技术的研究与发展崔福义李圭白哈尔滨工业大学在水处理单元环节的自动控制方面，混凝投药是最困难的环节，因为它涉及的是一个复杂的物理化学过程，但由于混凝在水处理工艺中的重要地位，混凝投药也是最为人们关注的环节。几十年来，我国在混凝投药控制技术方面，经历了从无到有的发展历程，本文将对此进行回顾。一、传统的人工投药控制技术几十年来，我国的混凝投药控制技术十分落后，在相当长的一段时期内基本上采用原始的人工控制方式。传统的投药及控制方式有：1、按药剂投加形态分为干投与湿投。干投是用干投机将固体药剂直接投入水中或投入溶解容器内，再投入水中，其

2、计量与控制都是比较困难的，调节性能较差。湿投又可以分为重力式和压力式两种形式。2、重力式投药。药液自高架溶液池中流出，经过恒液位水箱依靠重力作用投入水中。较早的一种投药控制调节方式是苗嘴调节。根据对投药量的要求，更换恒液位水箱出口苗嘴的规格，由水力学可知流出流量会发生改变。这是一种不能太频繁的间歇式调节方式，在90年代初期仍有个别水厂应用。另一种常见的调节方式是对投药管路上的阀门进行调节，观察转子流量计的指示，改变投药量。3、压力式投加。传统上最常见的方式是采用离心式投药泵，将药液送入水中。调节方法是对投药管路的阀门调节、转子流量计指示。后来在80

3、年代后期，开始出现了计量泵投药的应用。无论上述何种投加与调节方式，都涉及一个重要的问题：如何决定当前投药量应该是多少。传统上采用的方法有：1、经验法。操作人员根据工作经验、或者观察絮凝池矾花生成情况，决定投药量。2、有的水厂根据试验或生产统计经验，制成浊度-矾耗对照表，作为决定投药量的依据。事实上，这是以原水浊度为控制参数的一种控制方法。3、烧杯试验法。在70-80年代以后，越来越多的水厂采用烧杯试验作为确定投药量的参考方法。烧杯试验每天或每周进行一次。由于间隔时间长，而且许多水厂烧杯试验结果与水厂实际有一定的出入，因此多数水厂只是将烧杯试验结果作

4、为参考。这里存在的一个问题是，烧杯试验条件不应是千篇一律的，每个水厂应该研究与该厂水处理工艺有相似性的特定烧杯试验条件。中国城镇水网上述各种方法都属于人工控制方法，都难以追随水质水量等因素的变化，对投药量进行及时准确的调节。投药的准确性不仅取决于操作人员的技术与经验，而且和操作人员的责任心有很大关系，工人的劳动强度也较大。由于投药控制技术落后，严重影响了水处理的质量，也造成药剂的较大浪费。http://www.chinacitywater.org二、混凝投药控制技术的活跃研究长期以来，许多研究者对混凝投药控制技术进行了广泛的研究，尝试了多种方法，较

5、为典型的包括下述几种。1、数学模型法一些研究者希望建立一个描述投药量的数学模型，作为投药控制的依据。1964年，苏州胥江水厂就建立了我国最早的投药量模型，其中包括原水浊度、温度、耗氧量等几个参数。后来，重庆高家花园水厂（1981年）等也陆续建立了投药量模型，但是都一直未能实用。其中一个重要原因是受当时的自动化仪表水平限制，很少有几个水质参数能实现可靠的在线连续检测，更何况还涉及耗氧量等参数，至今未能解决在线检测问题。进入80年代，在线检测仪表与控制技术发展较快，特别是计算机技术的进步为自动控制提供了关键性手段，数学模型法混凝控制也有了实现的可能。兰

6、州第一水厂于1983年在高浊度水的投药控制上首先建立[1]了数学模型，主要根据高浊度水的泥沙浓度，用计算机控制混凝剂的自动投加，取得了成效。此后，有研究者对高浊度水投药控制数学模型进行了更深入的研究，提出了精度较高的比表面积模型，但未见应用[2]报导。早期的数学模型是前馈模型，难以实用。80年代后期，哈尔滨市第三水厂和上海石化水厂分别建立了前馈-反馈投药量数学模型，利用前馈水质模型粗调、以沉淀水浊度反馈微调修正的方式，用计算机自动控[3、4]制投药，取得了一定的效果。数学模型法未能获得推广，其原因包括：混凝的影响因素众多，准确建模困难；建立数学模型

7、，需要长期大量的准确数据统计；涉及仪器仪表多，投资大，维护要求高；模型灵活性差，难以适应混凝剂品种改变、控制目标调整等变化。2、模拟滤池（沉淀池）法这是研究较多的另一种方法。利用一个小的模型滤池或沉淀池，使水处理生产系统中得到初步絮凝的水流过该模型，计算机控制系统以该模型的出水浊度来评价投药量是否合理，并作为调节投药量的依据。[5]1984年，无锡中桥水厂报导了这种技术的试验研究，有一些水厂将之作为控制投药量的辅助手段。这种方法的控制过程有10-20min的时间滞后（水样流经模型的时间），在原水水质变化急剧的水厂不能适用。方法的准确性也较差，因为其

8、依据是模型与原型（生产系统）的相似性，然而保证其相似是困难的。例如在原水浊度较高时，仅以一个小滤池模拟水处理全系统工况是不