城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍

1、城市供水系统监控和自动化技术设备情况介绍    摘要：采用生物接触氧化技术预处理微污染原水，并和水厂常规处理工艺进行了对比。中试结果表明，原水浊度为50200NTU、氨氮浓度为110mg/L、水温为1830时，生化池对氨氮的去除率为60%80%，CODMn去除率为0.5%25%，UV254的去除率为1%15%；正常运行时，较高浊度(200800NTU)的冲击不会明显影响生化池对氨氮和CODMn的去除；生化池的亚硝酸盐氮去除率为20%50%，在原水氨氮浓度较高时亚硝酸盐氮积累增多；增加生物接触氧化预处理工艺，显著提高了后续混凝沉淀池和砂滤池的除污染效果。

2、关键词：微污染原水 预处理 生物接触氧化  一、专题概况“污水处理与工业关键技术研究”是我国“九五”期间设立的国家重点科技攻关项目。该项目由5个课题、21个专题组成，分别由建设部、国家环保总局、中国科学院等6个部委组织实施。“城市供水系统监控和自动化技术设备”（96-909-03-04）是专题之一，由哈尔滨工业大学（原哈尔滨建筑大学）主持。专题下设4个子专题，即1、安全饮用水的监测仪表；2、已建水厂集散计算机监控系统；3新建水厂集散型计算机监控系统；4、城市供水系统监控技术设备与优化调度研究，分别由哈尔滨工业大学、中国市工程中南设计研究院、深圳自来水集公司承担，有广东开平供水集团公司

3、、厦门飞华环保器材有限公司、三门峡市自来水公司等单位参加。该专题工作自1996年至2000年进行，历时5年，参加攻关人员总计约40人，投入经费2374万元。二、专题设立的指导思想1、研究的目的和意义随社会</a经济的发展，水对人民生活与生产的影响日益加强，对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，人们也更加重视降低供水系统的能耗，为此，一项重要而有效的措施就是加强供水系统工况的监测，尤其是加强水处理厂各个工艺环节的自动监测与控制。研究城市供水系统的监控与水厂自动化技术装备，必须考虑中国供水行业的技术特点与经济力量。我国水厂的基本现状是：水工业整体技术水平低，特别缺乏供水系统监控技术与人才；

4、水工业仪表与装备基础薄弱，国产的专用水质在线检测仪表及主要装备性能难以满足供企业的需要；受社会经济发展水平限制，供水企业经济实力不足，除了少数较大型企业有能力通过贷款等方式引进国外的先进技术与设备、发展供水监控系统外，多数的中水水厂面临的是缺资金、少技术、进口设备买不起、国产设备质量不过关的局面。这些情况决定了发展中国供水行业的现代化不能全盘照搬西方发达国家的经验，要形成有中国特色的技术路线。为此，本专题的研究目的就是在“八五”攻关成果的基础上，继续发挥已有研究优势，开发出一批适全中国国情的特点的、关键的水质专用检测仪表与装备总结我国供水系统监控技术经济，参考借鉴国外的先进经济，建成若干有代表

5、性的水厂集散型计算机监控系统示范工程。这一专题的研究将有效地提高供水系统的工作质量及供水的安全可靠性，降低供水成本，推进我国供水系统监控现代化的进程，具有很显著的社会效益与经济效益。2、国内外技术发展概况及国内需求国外自60-70年代起开始了供水系统自动监控的研究与应用工作。尤其是自80年代以来，电子等现代科技高速发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展与完善，相应地推动供水系统的自动监控技术有了质的飞跃。加之西方发达国家雄厚经济实力与技术基础，供水系统的自动监控已得到普遍应用。一些水厂已实现全自运行，能对生产工艺的各个环节连续自动地监测、调节、记录、报警等等。

6、这种高度自动化运行的模式是符合西方国情特点的。西方许多国家人力资源紧张，人工费用往往占生产成本构成的比重较大，而仪表设备费相对较低，加之设备质量可靠，高度自动化节省了人力资源也就是获取了较高的经济效益。西方也有相当多的水厂仅对一些影响处理水质及费用关键工艺环节实施自动控制，而对各个工艺阶段的主要水质与运行参数进行自动监测。这是一种经济高效的自动监控方案，值得借鉴。国外的水厂监控普遍采用集散式系统。对各个工艺单元进行分散控制减小了各控制环节之间的干扰，提高了工作的可靠性；对全厂的集中监控，又保证了统一指挥、调度的灵活性。我国自80年代中后期起，陆续有一些较大型的水厂利用外资建设，同时引进了成套的

7、水厂现代化监控仪表与设备。我国在水厂关键环节混凝投药控制技术与设备方面实现了流动电流及透光率脉动两种凝控制设备的国产化，并在水厂获得推广应用，取得显著效果，在此方面已居于国际领先水平。水工业的一些专用检测仪表与设备，如在线检测浊度仪、计量投加泵等，也有一些厂家开始生产，但是质量水平与国外产品相对仍有距离，难以满足国内市场需要。我国大多数水厂的监控技术仍是很落后的，基本以人工方式为主，很难适应现代化的要求，一些水厂（包括有些引进设备的水厂）的自动监控基本照搬西方的模式，虽然采用了庞大的自动化系统投资很大，然而在一些关键环节上的调近代功能并不强。如混凝投药是按原水流量比例控制，不能跟踪响应原水水质

8、等因素变化对药耗的需求；沉淀池排泥用水；传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。针对我国的技术经济条件，不同规模水厂迫切需要解决的问题有所不同。近年来建设的较大型的、自动监控水平较高的水厂需要认真总结应用经验，并向优化运行方面发展，为这类水厂自动监控技术的进步提供借鉴与指导。对于众多的中小水厂，经济条件有限，应在坚持国产化、实用化的原则下，着重发展那些对供水质量、运行费用有重要影响的工艺环节的自动监

9、控技术与设备，建立规模适宜的集散型计算机监控系统。三、专题执行情况1、安全饮用水的监测仪表针对现有浊度仪的检测原理、结构形式、以及辅助功能等方面与国外进口产品的差距和实际生产应用的需要，着重在以下几个方面进行了改进与完善。采用CPU微处理器，可实现各种参数的设置、储存、备份，具有上下限报警、声光批示、线性校正功能，同时可实现时间设定、RS-232通讯接口、信号平滑电子密码锁等多项智能化功能。采用悬挂式连续采样系统，垂直安装的大直径取样器，具有黑体吸收结构，并实现了产品模具化。通过采用高稳定度的光源与高精度、低漂移的光电转换器，高稳度电源、光学透镜等器件，配备机械消气泡装置，设置了电路滤波、计算

10、机软件消泡功能。这些措施提高了信号接收的稳定性，解决清洁维护问题。在技术性、稳定性、线性度及抗干扰性等四个主要方面与美国进口的同类产品进行对比，表明其质量和参数的可靠性均达到满意的水平。准确度实验表明，表面散射光浊度仪定位准确稳定，线性较好，回收率在98%102%之间，可见其测定准确度较高。精密度实验表明：同台仪器测定的相对偏差不大于2.5%，不同仪器间的最大偏差不大于1.5%，相对标准偏差（RSD）小于2.0%，均满足浊度测定国家标准方法的要求，同时也表示该种仪器具有很高的精密度，已达到国际先进水平。浊度仪的稳定性、准确性、重要性、绝缘性等主要指标均符合技术要求。浊度脉动检测仪采用光透射式检

11、测方式，根据光束内颗粒物质数量浓度的变化情况进行检测。有效检测信号输出值为比值的形式，由于电子元器件的老化漂移及透光表面的粘污所千万的检测信号改变，在两个计算值上产生相同程度影响，其比值R则消除了这些影响，避免了许多光电仪器存在的严重问题，因此具有抗污染性能，在检测过程中不需要进行常规的标定和清洗，具有免清洁、免维护的特点。这是该检测方法的一种独特的性质，也弥补了浊度测定法存在的电子漂移和检测器表面粘污等弊端。R值能够更有效地表达出悬浮液中颗粒物质含量相对数量及其变化情况，弥补了浊度测定方法受颗粒粒径影响大的缺陷。从以上结果和分析可看出，浊度法更适用于小于1m的悬浮颗粒。这两种检测方法实现了优

12、势互补，从而使得在整个颗粒粒径范围内都有了有效的颗粒检测方法。当颗粒大于1.5m时，浊度脉动法可直接检测ppb级至109个/cm3以上范围的颗粒，而常规颗粒计数方法在大于106个cm3时就必须进行稀释；浊度检测也会因重叠效应产生较大偏差。浊度脉动检测技术有极大的适用性，一般不需稀释或预处理可直接检测，拓宽了应用范围，大幅度简化了操作程序，更具实用性。在仪表设计及测试中，采用高性能的远红外激光发射二级管，大幅度稳定光源强度，同时配置高性能光敏二极管，以及高精度电子处理电路，使检测信号的处理精度进一步提高，而且不易受到干扰，信号的波动和飘移程度均低于±2%。对待检测水进行取样时，考虑到流

13、速过低会使絮凝体或悬浮颗粒产生沉淀，而且检滞后时间加大，不利于控制过程；但流速过高会使絮凝体颗粒破碎；一般取样流速应大于100ml/min为宜。配备进口的智能化功能电脑控制器，具有自动诊断、自动校准、自动量程转换，误操作及传感器故障自动对策。报警方式有误操作及传感器故障数字显示、声光报警；过投药、欠投药、断药报警；变频器停机及故障报警。整机的关键部件均采用高质量器件，可充分保证仪表的使用寿命。传感器部分为不锈钢材质，采用分体式远传信号传感器，具有密封、防水、耐温等功能，可适用与各种条件恶劣的现场，保证长时间正常使用。对于低浓度悬浮液，仪器的信号将主要由通过光束的单个颗粒产生，此时浊度脉动检测仪

14、器的运行方式 与基于光阻塞理论的颗粒分析计数仪器的非常相似，可以对清洁水质中的浓度极低的悬浮颗粒物质进行检测。与常规颗粒计数检测仪器进行的平行对比结果表明，浊度脉动检测仪器的检测值与实际颗粒计数值的变化趋势完全相同，而价格要低于常规颗粒计数检测仪器数倍。由于常规颗粒计数仪器在运行时只能检测某个粒径范围的颗粒，而浊度脉动检测仪可以有效地检测出大于1m粒粒物质，并且颗粒浓度及粒径都不受限制，所以后者应该更具代表性，更能真实地反映水中颗粒物质相对含量。因而，该检测技术有可能作为一种全新的颗粒物质总体含量的有效检测方法。浊度脉动检测方法同样可检测颗粒浓度高的悬浮液，此时光束可有数以千计的颗粒，但检测过程不受颗粒浓度的限制，避免了浊度检测法和常规颗粒计数检测法存在的