摘要：我国自城市化建设以来,水资源利用越来越多,并且随着自来水厂对水资源控制技术的不断提高,采用自动化控制系统能够有效达到节能降耗的目的。此外,自动化控制系统在自来水厂的应用过程中表现出了较大的优势,为我国城市化发展奠定了良好的基础。
关键词：自动化控制系统；自来水厂；节能降耗；应用
一、工程概况
驷马山水厂建于1991年，经多次改扩建后设计规模达到了4000m3/d， 现实际供水量将近5000m3/d，已是在超负荷运行，不能保证供水水质和水量，为了保证群众饮水安全，促进乌江镇发展建设，对驷马山自来水厂进行进一步改扩建是必要的和迫切的，具有十分重要的意义。
二、自来水厂供水控制系统总体设计
根据制水工艺流程,主要包括以下功能模块:(1)总工艺监控平台,以组态画面显示水厂整体工艺流程,操作人员可根据这种画面,直观对应实际生产工艺环节,监控全厂正常生产运行;(2)脉冲池+综合滤池工艺监控,对脉冲池和综合滤池进行详细工艺环节显示,包括泵阀启停状态、滤前水质数据、滤后水质数据等;(3)加速池+双阀滤池工艺监控,对加速池和双阀滤池进行详细工艺环节显示,包括泵阀启停状态、滤前水质数据、滤后水质数据等;(4)二泵房运行监控,对出水泵房设备、生产运行数据进行图形化显示和监控;(5)配电系统监测,对整个水厂高低压配电设备运行状况,如电压、电流、功率、温度等进行实时监测;(6)运行趋势图,以数据列表或趋势图形式,对生产运行数据进行有序显示;(7)警戒报警信息,提供对生产运行过程中的各种越界信号的报警提示和显示,通过醒目的文字、色块显示,在泵站或设备运行恢复正常时会自动消除。
三、自动化控制系统在自来水厂中实现节能降耗的方法
（一）取水工程布置
当地常用的取水形式有浮船式取水和岸边式取水。浮船式取水虽然工程用材少、投资小、船体构造简单、施工简单，但是船体维修保养护频繁，供水安全性性较差。本次新建规模为10000m3/d，属于II型农村供水工程，且本项目原有取水泵房为固定式岸边取水，根据业主要求，综合考虑工程造价、施工方便等因素，取水构筑物形式选用集水井和泵房分建的取水形式。
（二）加药加氯自动化系统控制设计
此设计的主要目的就是对药剂消耗进行有效的控制,自来水厂一般情况下是对聚合氯化铝的使用量实施针对性控制,这在较大程度上能够达到节能降耗的目的,需要进行氯化铝使用量采用有效方法进行计算,同时还需要通过该系统对加药计量泵投入速度实施有效的控制,在基础上还需要对速度实施精确的计算。此外,在对加药投入速度计算的过程中,需要对计算进行有效的设定,其中需要通过手动冲程、额定投加流量以及投加量等对设定量进行有效规范。除此之外,自来水厂有加氯系统,主要是对水质进行消毒工作,由真空加氯系统、气源系统以及控制检测仪表系统等构成,在设计程序过程中,一般分为前加、后加与补加,其中前加氯控制在设计过程中主要是避免受一些因素的影响,需要通过前加氯机来完成相关工作;后加氯机主要是保证水质中氯含量,一般情况下起到消毒的作用;补加氯主要目的是确保出厂水和管网水内保持一定量的余氯。现阶段由次氯酸钠替代液氯的使用已是一种趋势,次氯酸钠的自动化投加控制系统与聚合氯化铝情况相类似。
（三）沉淀池排泥系统自动化控制设计
自来水厂内的沉淀池排泥系统主要由两个部分组成,一个是排泥阀,另一个是排泥车。实现沉淀池排泥的节能与降耗核心是保证排泥时排水的科学应用,并且污泥排放过程中尽量的避免不必要的排水,节省水资源的使用,防止浪费现象的发生。(1)沉淀泥排泥阀的管理与控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆排泥阀的主要作用就是对自来水生产过程中所产生的泥物进行定期的排除,但是排泥所间隔的时间以及排泥阀的具体开阀时间要根据实际情况进行设置。其中在对排泥周期进行设置的时候,工作人员必须要制定科学化、合理化的排泥时间,尽可能的降低间隔时间。同时,还需要对排泥阀的开阀时间进行合理的设定,在设定的过程中必须要充分考虑沉淀池的实际情况,确保开阀时间设定的合理性。(2)对排泥车的控制。在对自来水厂的排泥车进行控制的时候,必须要严格按照沉淀池的特点来进行自来水厂沉淀池进水至出水过程中,池底沉积的厚度规律是由多至小,呈现逐级递减的特点。因而,为在保证排泥车排泥效果的基础上,实现节能与降耗,自来水厂排泥车中行走电机应该选择变速电机,并且沉淀池进水端应该慢速行走,但是沉淀池出水端应该快速行走,或者是排泥车中行走电机选择定速电机,这样排泥车就能够实现节能与降耗。
（四）净水工艺选择
混合。混合的本质是混凝剂的水解产物向水体中的扩散过程，其目的在于使药剂快速均匀地扩散到所投加的水流中。通过越来越多的实践证明，混合效果的好坏，直接影响处理后续处理工艺运行状况。按照混合设施的结构形式，混合可以分为水力混合和机械混合。混合设备种类很多，我国常用的混合设备归纳起来有三类：水泵混合、管式混合和机械混合。
经比较，管道静态混合器设备简单，混合效果好，管理方便，是各水厂常采用的一种混合设备，因此，本工程选用管道静态混合器作为混凝剂的投加装置。
絮凝。机械絮凝池是依靠机械搅拌桨在水流中的转动从而搅动水流以增加水流的紊动，来达到增加水中颗粒碰撞机会的效果。机械絮凝池的主要优点就是能够适应原水水质和水量的变化。在配上无级变速传动装置后机械絮凝可以根据原水情况调整搅拌转数，不断改变水流的平均速度的大小，利用速度变化产生惯性效应，大幅度地增加颗粒碰撞机率，更易使反应达到最佳状态。实践证明，机械絮凝有效地强化了絮凝，大幅度地减少了小矾花的比例，为沉淀提供了有利条件。一般在大水厂采用较多。机械絮凝池需设置机械设备，除了增加投资外，也增加了日常维护维修工作量和运行费用，故本工程不予选用。
水力絮凝池具有絮凝时间较短，占地少，投资较省的优点，在设计流量下的反应效果较好。常用的水力絮凝池包括隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池等。
隔板絮凝池在流量变化不大的情况下，絮凝效果有保证。其优点是构造简单，管理方便，缺点是流量变化大时，絮凝效果不稳定，其直线型的构造，水流条件不理想，能量消耗中的无效部分比较大，故需较长的絮凝时间，池子容积大。
沉淀。沉淀工艺是水厂处理工艺的主体工艺，在沉淀池型中有平流沉淀池、高密度沉淀池、斜管斜板沉淀池等多种。
平流沉淀池对水力负荷及原水水质的波动均具有较强的适应性，造价也相对较低一点，但占地大。大中型水厂多采用；高密度沉淀池运行过程控制参数较多，要求较高的管理水平，与普通沉淀池相比结构复杂，投资高；斜管沉淀池沉淀效率高，占地面积小，考虑到本水厂面积有限，因此本设计沉淀工艺采用斜管沉淀池并与网格絮凝池合建。
四、结论
自来水制水工艺过程具有连续性、不可替代性及不间断性,通过自动控制系统可大大提供其运行可靠性、稳定性。随着社会的不断发展,对城市供水水质提出了更高要求,水厂自动化控制系统必然成为一种趋势。借助计算机技术、网络技术、信息技术等高新技术实现水厂生产过程的自动控制,设计适合制水工艺且运行稳定的自动化供水系统,尤其是次氯酸钠的自动投加系统,可以有效的解决供水工艺过程的诸多问题,可有效保证水质,提高自来水厂的处理能力。
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论文作者:刘琼
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
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