黃國(guó)中 孫連鵬 李圭白 摘 要：本文首次針對(duì)了流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制技術(shù)在低濁度水中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制技術(shù)在低濁應(yīng)用水的適用范圍。對(duì)于流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制技術(shù)在低濁度水情況下的應(yīng)用有著非常重要的意義。
關(guān)鍵詞：流動(dòng)電流，混凝，投藥，自動(dòng)控制技術(shù)，低濁度 THE STUDY ABUOT THE RANGE OF USING COAGULANT DOSAGE AUTOMTIC CONTROLLING SYSTEM IN LOW TURBIDITY WATER Abstract:This paper first time study the using quantitative stand of streaming current control method for coagulant dosage system in low turbidity,and point out the using range of it in low turbidity.This has the very important significance for the using of it in low turbidity.
Key words:Streaming Current,Coagulant,Dosage,Automatic Controlling Technique,Low Turbidity 以流動(dòng)電流為因子進(jìn)行混凝投藥控制，是投藥技術(shù)的上的一項(xiàng)重要進(jìn)展。流動(dòng)電流混凝投藥自控技術(shù)作為目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的自動(dòng)投藥控制技術(shù)，已在全國(guó)各地的自來水廠得到了廣泛的應(yīng)用并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，水質(zhì)條件也日趨復(fù)雜，應(yīng)用中所遇到的問題也越來越多，尤其是低濁度水方面表現(xiàn)特別明顯。
低濁度水情況下的混凝沉淀過程是整個(gè)低濁度水處理工藝的關(guān)鍵，能否準(zhǔn)確控制混凝劑的投加量關(guān)系尤為重要。因?yàn)樵诘蜐岫人那闆r下，所需的混凝劑較少，形成的礬花顆粒細(xì)、少、輕，難于沉淀，易于穿透濾池。因此，在低濁度水中準(zhǔn)確地控制投藥量既是十分困難的又是非常必要的。
流動(dòng)電流控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)包括黑龍江、安徽、廣西、江蘇等省的低濁度水質(zhì)的水廠已有了一些應(yīng)用，但尚未有過細(xì)致的研究和探討，只是從實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)出較粗略的低濁度原水應(yīng)用范圍。 一、流動(dòng)電流自動(dòng)投藥控制技術(shù)在低濁度水中應(yīng)用范圍的實(shí)驗(yàn)研究 1、試驗(yàn)裝置
本試驗(yàn)采用儀器有哈爾濱建筑大學(xué)制造的流動(dòng)電流遠(yuǎn)程膠體電荷傳感器，北京精密單因子公司生產(chǎn)的SC-4000型流動(dòng)電流投藥自動(dòng)控制儀，美國(guó)Milton Roy公司生產(chǎn)的LMI型電子脈沖計(jì)量泵，美國(guó)HATCH公司制造的臺(tái)式濁度儀，并應(yīng)用了由哈爾濱建筑大學(xué)水工業(yè)新技術(shù)研究室設(shè)計(jì)的水廠處理工藝流程模型?；炷巹┎捎煤幽仙a(chǎn)的聚合氯化鋁。
2、試驗(yàn)方案
①靜態(tài)試驗(yàn)
本試驗(yàn)是利用高嶺土來配制所需原水濁度，將配好的濁度為10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.5NTU的原水水樣分別裝入十個(gè)1000ml燒杯內(nèi)。同時(shí)取1000ml自來水（濁度為 1.5NTU），作為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)裝置示意圖如下。
先將膠體電荷遠(yuǎn)程傳感器與流動(dòng)電流控制儀之間的信號(hào)線連接好，然后將傳感器放入盛有自來水的燒杯內(nèi)，啟動(dòng)傳感器與控制儀的電源，讓傳感穩(wěn)定運(yùn)行30分鐘，紀(jì)錄控制儀顯示的流動(dòng)電流檢測(cè)值。待檢測(cè)值穩(wěn)定后，即向水中加入2mg/L的聚合氯化鋁藥劑，在100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下快速攪拌20秒鐘，測(cè)定流動(dòng)電流的檢測(cè)值并記錄下來。從燒杯中取出傳感器，讓加藥后的原水靜沉25分鐘，測(cè)定其沉后濁度并記錄下來。 
將傳感器放入10NTU的原水中直至檢測(cè)值穩(wěn)定，記錄下控制儀所顯示的流動(dòng)電流檢測(cè)值。向原水中同樣加入2mg/L的聚合氯化鋁藥劑，在100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下快速攪拌20秒鐘，測(cè)定流動(dòng)電流的檢測(cè)值并記錄下來。同樣靜沉25分鐘記錄下沉后水濁度。
同樣地對(duì)其他上述8個(gè)燒杯中的原水水樣進(jìn)行試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)見下表。 表1| 原水濁度（NTU） | 加藥(mg/l) | 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 沉后水濁度（NTU） | | 10 | 2 | 53.4 | 4.0 | | 9 | 2 | 55.5 | 3.5 | | 8 | 2 | 57.7 | 3.0 | | 7 | 2 | 60.1 | 2.6 | | 6 | 2 | 61.9 | 2.3 | | 5 | 2 | 63.4 | 2.0 | | 4 | 2 | 64.3 | 1.6 | | 3 | 2 | 64.6 | 1.4 | | 2 | 2 | 65.0 | 1.2 | | 1.5 | 2 | 65.3 | 1.0 | 從表1可以看出流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)在濁度5NTU以上，對(duì)藥劑（2mg/L）有明顯的反應(yīng)，流動(dòng)電流檢測(cè)值可以隨著原水濁度的變化有顯著的變化，當(dāng)濁度每變化1NTU，流動(dòng)電流檢測(cè)值可變化1個(gè)單位以上，控制精度較好；但在4～1NTU的濁度范圍內(nèi)，當(dāng)濁度每變化1度時(shí)，流動(dòng)電流檢測(cè)值只變化0.3個(gè)單位左右，控制精度稍差。
在1.5～10NTU的濁度范圍，改變混凝劑的投加量進(jìn)行試驗(yàn)。以下為投藥量分別為0.5mg/L，1mg/L，2mg/L，3mg/L，4mg/L，5mg/L情況下的流動(dòng)電流檢測(cè)值變化情況，見表2、表3、表4、表5。取其中1.5、4、5、10NTU四種濁度水的紀(jì)錄加以說明。 表2| 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 原水濁度（NTU） | 加藥量（mg/L) | 沉后水濁度（NTU） | | 45.2 | 10 | 0.5 | 6.2 | | 48.5 | 10 | 1.0 | 5.1 | | 51.7 | 10 | 1.5 | 4.5 | | 53.3 | 10 | 2.0 | 3.9 | | 54.7 | 10 | 3.0 | 3.4 | | 55.4 | 10 | 4.0 | 2.8 | | 56.1 | 10 | 5.0 | 2.5 | 表3| 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 原水濁度（NTU） | 加藥量（mg/L) | 沉后水濁度（NTU） | | 55.1 | 5 | 0.5 | 3.2 | | 59.2 | 5 | 1.0 | 2.7 | | 62.4 | 5 | 1.5 | 2.4 | | 65.3 | 5 | 2.0 | 2.1 | | 67.5 | 5 | 3.0 | 1.8 | | 69.4 | 5 | 4.0 | 1.6 | | 70.3 | 5 | 5.0 | 1.5 | 表4| 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 原水濁度（NTU） | 加藥量（mg/L) | 沉后水濁度（NTU） | | 65.0 | 4 | 0.5 | 2.5 | | 65.6 | 4 | 1.0 | 2.1 | | 66.0 | 4 | 1.5 | 1.8 | | 66.4 | 4 | 2.0 | 1.6 | | 66.7 | 4 | 3.0 | 1.3 | | 66.9 | 4 | 4.0 | 1.1 | | 67.1 | 4 | 5.0 | 0.9 | 表5| 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 原水濁度（NTU） | 加藥量（mg/L) | 沉后水濁度（NTU） | | 64.6 | 1.5 | 0.5 | 1.3 | | 65.0 | 1.5 | 1.0 | 1.2 | | 65.2 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | | 65.4 | 1.5 | 2.0 | 1.0 | | 65.6 | 1.5 | 3.0 | 1.0 | | 66.1 | 1.5 | 4.0 | 0.9 | | 66.2 | 1.5 | 5.0 | 1.0 | 由上述的靜態(tài)試驗(yàn)紀(jì)錄可知，投藥量變化時(shí)，流動(dòng)電流檢測(cè)值變化情況：即原水濁度大于5NTU，流動(dòng)電流檢測(cè)值變化較大，控制精度較高，滿足控制要求；原水濁度小于5NTU時(shí)，流動(dòng)電流檢測(cè)值變化較小，控制精度較差。
?、趧?dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究
在實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)流程如圖1。本流程模擬了水處理的常規(guī)工藝過程，即從原水進(jìn)廠經(jīng)過的加藥、混合、反應(yīng)、沉淀、過濾的全過程（不包括加氯），這樣可以較全面地反映流動(dòng)電流投藥控制系統(tǒng)對(duì)低濁度水的處理過程的影響。 
當(dāng)原水濁度在2--10NTU的范圍變化時(shí)，流動(dòng)電流控制系統(tǒng)在保證沉后水濁度為2NTU條件下，投藥量、流動(dòng)電流檢測(cè)值、沉后水濁度及濾后水濁度紀(jì)錄如表6。 表6| 時(shí)間（h) | 原水濁度（NTU） | 加藥量（mg/L) | 流動(dòng)電流檢測(cè)值 | 沉后水濁度（NTU） | 濾后水濁度（NTU） | | 8:00 | 10 | 8.0 | 57.8 | 2.0 | 1.5 | | 9:00 | 9 | 6.5 | 59.7 | 2.1 | 1.3 | | 10:00 | 8 | 5.5 | 60.9 | 2.1 | 1.2 | | 11:00 | 7 | 4.3 | 62.3 | 2.0 | 1.1 | | 12:00 | 6 | 3.4 | 63.5 | 2.2 | 1.1 | | 13:00 | 5 | 2.2 | 64.6 | 1.9 | 1.0 | | 14:00 | 4 | 1.1 | 65.0 | 1.8 | 1.0 | | 15:00 | 3 | 1.0 | 65.3 | 1.8 | 1.0 | | 16:00 | 2 | 0.4 | 65.5 | 1.9 | 1.1 | 從上述的流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)運(yùn)行情況可知，流動(dòng)電流投藥自控系統(tǒng)對(duì)于濁度為5NTU以上的原水反應(yīng)靈敏，當(dāng)原水濁度變化1NTU時(shí)流動(dòng)電流檢測(cè)值可以變化1個(gè)單位以上，控制精度很好。而對(duì)于濁度小于5NTU的原水，當(dāng)原水濁度變化1NTU時(shí)流動(dòng)電流的檢測(cè)值只能變化0.3個(gè)單位左右，反應(yīng)不夠靈敏，控制精度較差。
3、流動(dòng)電流混凝投藥控制系統(tǒng)在低濁度原水情況下實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用
?、偎畯S情況簡(jiǎn)介
該水廠位于黑龍江省哈爾濱市。水廠的原水濁度大冬季枯水期時(shí)為10NTU以下，PH值為中性，有微量污染物存在，水質(zhì)無其它特異情況。水廠的處理量為5萬(wàn)噸/日，水廠的水處理工藝流程為常規(guī)工藝。
流動(dòng)電流混凝投藥控制系統(tǒng)的取樣點(diǎn)設(shè)在網(wǎng)格反應(yīng)池內(nèi)的第四個(gè)格中，水樣為加藥后混合20秒左右的水，膠體電荷遠(yuǎn)程傳感器安裝在反應(yīng)池的池壁上，傳感器前設(shè)有不銹鋼水樣預(yù)處理器，可以有效的防止較大的雜質(zhì)堵塞傳感器。流動(dòng)電流投藥自動(dòng)控制儀安裝在加藥間的值班室內(nèi)，變頻控制柜安裝在加藥間電控室內(nèi)。
在春、夏、秋季該水廠原水濁度多為數(shù)十至數(shù)百NTU，流動(dòng)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)支行情況良好，可以準(zhǔn)確控制混凝劑的投加量，使沉淀池出水濁度保持在4--5NTU左右，符合水廠的要求。
?、诹鲃?dòng)電流在低濁度下的運(yùn)行情況
在冬季枯水期，該水廠的原水濁度多為5--10NTU，觀察表明，當(dāng)原水濁度大于5NTU時(shí)，流動(dòng)電流自控系統(tǒng)工作穩(wěn)定而靈敏，可以隨著原水濁度的變化準(zhǔn)確地改變混凝劑的投加量，達(dá)到控制投藥量和保證水質(zhì)的目的；當(dāng)原水濁度小于5NTU時(shí)，流動(dòng)電流自控系統(tǒng)工作有些不穩(wěn)定，投藥量隨水質(zhì)變化的調(diào)節(jié)速度較慢，這與試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果相似。作者也了解到江蘇和安徽兩省應(yīng)用流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)于低濁度原水的水廠的情況，結(jié)果與上述實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)情況相似。 二、結(jié)論 通過一系列的靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)，可以認(rèn)為流動(dòng)電流投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用的原水濁度分界點(diǎn)為5NTU，對(duì)5NTU以上濁度的原水，流動(dòng)電流混凝投藥自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度較高，可取得比較滿意的控制效果；對(duì)于5NTU以下濁度的原水，流動(dòng)電流投藥控制系統(tǒng)精度較差。 參考文獻(xiàn)： [1]崔福義，陳衛(wèi)，李虹。流動(dòng)電流串級(jí)投藥控制系統(tǒng)的特性評(píng)價(jià)。中國(guó)給水排水。1995[2]。30-33
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