張戎
（廣東惠州市自來水總公司　 廣東惠州　 516003）

　　摘要：本文分析了給水處理工藝中絮凝劑和助凝劑的使用情況；對目前凈化處理的重要環節——絮凝控制技術在各水廠的不同應用措施及優缺點加以闡述，提出了絮凝劑的控制投加技術在實際工作當中的應用情況，重點提到在目前國內應用較廣泛的單因子控制投加技術以及在實際應用中的體會。
　　關鍵詞：絮凝劑、流動電流（SCD）投藥系統、絮凝控制在線檢測儀、絮凝控制技術

1、引言

　　在給水處理中，為去除懸浮物和膠體雜質而投加的主要藥劑叫做絮凝劑。在絮凝藥劑投加控制和絮凝劑的使用方面，我國還處于一般水平，主要反映在絮凝藥劑的品種少、質量低。在國外，特別是作為原水調質而采用的助凝劑較為普遍，我國這方面差距較大。現在對于國外先進的藥劑自動投加和控制工藝，我國已引進和研究，并在一些水廠得到應用。

2、絮凝劑和助凝劑的使用情況

　　目前國內外大部分凈水廠采用的絮凝劑仍是鋁鹽和鐵鹽較為普遍，這些都屬于無機鹽類絮凝劑。近幾年來，國內外比較廣泛使用的是新型高效絮凝劑，它分兩類：一類是無機高分子絮凝劑；另一類是有機高分子絮凝劑。
　　無機高分子絮凝劑有：聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鐵（PIC）等。其中最有代表性的PAC和PAS具有對原水水質變化適應性廣、混凝凈化效果好、藥劑成本低等特點。我公司已廣泛采用PAC。
　　有機高分子絮凝劑是線性高分子聚合物。它們的分子呈鏈狀，可以強烈地吸附水中的膠體微粒，吸附架橋作用特別優異，鏈狀分子上的荷電基團又可產生電中和及壓縮擴散層的作用，因此具有優異的混凝作用，最適應處理高濁度水。目前使用最多的是聚丙稀酰氨類。有機高分子絮凝劑中含有未聚合的單體，而這些單體對人是有毒的，加之價格昂貴，故在水處理中使用較慎重。國外對它的應用也是同硫酸鋁組合使用，常作為助凝劑和助濾劑。
　　助凝劑本身可以起凝聚作用，也可以不起凝聚作用，但與凝聚劑一起使用時能促進水的混凝過程，產生大而結實的絮體；同時可以降低凝聚劑投加量。我國采用的主要有無機活化硅酸，其作用是增加絮凝劑的骨架強度，改善絮體結構。尤其是對低溫低濁水的處理較為有效，這方面我國有長期的成果研究。還有氯等氧化劑類，其作用是采用預氯化破壞起干擾混凝作用的有機物，改善混凝效果。同時用氯將硫酸亞鐵化為高價鐵，提高混凝劑的凈化效果。但對受污染的原水，易生成以三齒甲烷為代表的齒代有機化合物，這點要在應用中深入分析研究。

3、絮凝劑的控制投加

　　絮凝控制技術是凈化處理的重要環節，因此如果控制不好，既不能達到預定的水質要求，又導致藥劑的浪費。目前大部分凈水廠仍沿用化驗室燒杯攪拌試驗確定投加率與經驗投加相結合的方式，人工操作投加。該方法的缺點是不能滿足連續運行的需要，也就不能隨水質水量的變化而及時調整投加量。同時由于在化驗室內做燒杯攪拌試驗與實際生產中的水力條件差距較大，因此提供的投加率僅能作為實際投加的參考值，不僅不準確，還帶來檢驗投加效果的滯后。為了解決這些問題，有部分水司研究應用模擬濾池法控制混凝藥劑的投加，結果表明可達到自動控制投加和及時調整藥劑之目的，可以節約藥劑10～20%。但由于模擬水力條件和生產實際的差距，必須及時修正相關關系，否則將影響投加的準確性。
　　在藥劑自動投加控制方面國內還先后研究與應用過建立前饋數學模型實現計算機自動控制投加。基本控制參數有原水濁度、水溫、PH值或堿度、氨氮、耗氧量、水量等6項，基本達到根據原水水量及水質變化及時準確改變投加量。在此基礎上又發展出建立前饋與后饋數學模型實現計算機優化自動控制系統，該方法是在前饋數學模型的基礎上，又根據沉淀池出水與濾池出水濁度建立后饋控制的數學模型，而建立數學模型法的關鍵是要建立實用可靠的數學模型和采用多種準確可靠的連續傳感器與投加設備。由于國內連續檢測儀表與投加設備質量不過關以及在建立數學模型方面所需原始資料準確程度的差異和內容的短缺，使該項技術實施比較困難，不能得到廣泛的應用。
　　目前投藥控制發展趨勢已由多參數控制向單因子控制方向發展。因為單因子控制不要求建立較復雜的數學模型，連續檢測傳感器單一，管理維護方便，這一技術發展很快。

4、絮凝劑的單因子控制投加

　　投藥單因子控制技術是以流動電流投藥控制系統和絮凝控制在線檢測儀為代表的。
　　流動電流（SCD）投藥控制系統是國際上八十年代開始應用的一項新技術，它是傳統技術上的一個發展，是混凝投藥控制技術的重大突破。該技術是依據混凝理論而產生的。混凝理論認為向原水中投加絮凝劑，使水中膠體雜質脫穩，調節混凝劑的投加量改變膠體的脫穩程度,使之利于后續沉淀。而描述膠體脫穩程度的重要指標是ξ電位，以ξ電位為因子控制混凝劑則成為一種根本性的控制方法。而投藥后水體剩余絮凝顆粒的流動電流與ξ電位呈線性相關，因此測其流動電流能克服測ξ電位的困難，并能反映水體中膠體的脫穩程度。據資料顯示，原水濁度在10～5000NTU變化、水量變化范圍10%～100%，應用該技術收到良好的混凝效果，平均節約藥劑15～30%。流動電流（SCD）探測器的使用方法是按生產要求的沉淀水濁度確定一個流動電流值，稱為控制系統給定值，計算機控制中心將流動電流的實測值與給定值比較，據此調整投藥裝置的運行工況，從而改變混凝劑的投量，最終取得具有理想沉淀池后濁度的水。但該儀器在取樣系統的可靠性上存在一定問題，主要是由于取樣管堵塞造成的；此外需要定期檢查與調整SCD控制給定值，使之始終處于最佳狀態。其次該方法對于采用有機陰離子高分子絮凝劑時是不適用的。
　　流動電流給定值抓住了影響混凝的主要因素，其它水質、水量、藥劑、效能等因素的變化都可體現流動電流單一因子的變化上，從而實現了混凝投藥的單因子自動控制。它不僅解決了水廠投藥自動控制問題，而且對提高水廠的社會效益起到主要作用。目前我們公司江北水廠即采用流動電流（SCD）投藥控制系統。
　　絮凝控制在線檢測儀（FIOCmate探測器）是根據水中流動懸浮膠體產生的濁度波動，極靈敏地顯示絮體形成狀態，可在實驗室或現場條件下確定最佳投藥量。該方法認為絮凝劑投入水中后水解生成的氫氧化物沉速至最大時，投藥量為最佳。投藥后氫氧化物生產時，初始濁度會升高，但隨著絮凝體的形成濁度又下降，初始濁度為最大值時的投藥量可認為是絮凝最佳投藥量，因此該儀器把光學方法和微訊息處理計結合使用，連續測定加藥后水中絮體的實際情況，同時直接調節混凝劑的投量和調整PH值，從而獲得最佳混凝效果。該儀器還特別適合于投藥閉路控制系統，根據檢測器輸出的信號，利用微機內的優選公式，逐步調整混凝劑投加量，直到最佳值為止。正確選擇混凝劑投加量和PH值將大幅度節省藥劑用量，提高出廠水水質，有良好的社會效益和經濟效益。
　　絮凝控制技術有非常廣闊的發展前景，因為它直接影響到水處理工藝，是一個重要的技術環節。對先進的絮凝控制技術進行積極引進消化，根據我們實際情況研究可靠的控制方法，縮小我國在混凝控制方面與國外先進水平的差距，是我們的重要任務。

參考文獻：

[1] 嚴煦世 范瑾初　 給水工程（第三版） 中國建筑工業出版社 1995年
[2] 米頓羅易（MILTON ROY）公司　 SCD投藥控制系統使用說明書

---

張戎（1963—），男，漢族，工學士，給水排水高級工程師，惠州市自來水總公司總工程師，從事城市供水工作二十多年，對給水設計、施工、管理有豐富的經驗。聯系電話：0752—2816978 e-mail:ZhangRong817@21cn.com