长城水厂加药系统自动控制设计

节计量泵的冲程及频率，使 PAC 投加量稳定在与流 游动电流检测仪 SCD 信号构成复合环控制系统； 通
量和浊度相匹配的精确范围内，实现 PAC 前加药的 过 PID 模块，进水流量前馈信号调节加药泵的冲程，
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周召云，等: 长城水厂加药系统自动控制设计
第7卷 第1期
SCD 反馈信号（ SCD 为滞后反馈信号，该系统通过 大量试验建立滞后信号突变曲线模型，最大限度地 补偿滞后信号所带来的缺陷） 调节计量泵的频率， 从而实现加药量的自动控制［2 － 4］。
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系统及时启动备用泵，同时自动调配输药管线，以保
证 PAC 的正常投加。
（ 1） 前加药系统
PAC 前 加 药 系 统 自 动 控 制 如 图 2 所 示。 该
PAC 前加药系统采用两种自动控制工艺，用户可以
根据现场水质情况选择自动加药方式，使加药过程
更加精准有效。
① 工艺一： 首先根据 试 验 建 立 原 水 浊 度 与
2 加药系统自动化控制
2. 1 PAC 自动配药系统 PAC 加药系统设有储液池（ I 池和 II 池，用于储
存高浓度 PAC 药液） 、溶解池（ 1# 池和 2# 池，用于溶 解固体 PAC） 、溶液池（ A 池和 B 池，用于储存浓度 为 5% 的 PAC 药液） 。PAC 加药系统投运前，A 池 和 B 池均装满药液。PAC 加药系统启动时，优先选 择 A 池为主用，B 池为备用； 若 A 池药液低于设定 最低液位，则关闭 A 池启用 B 池，A 池为备用，同时 A 池开始配药； A、B 两池轮流重复以上步骤。
溶液池稀释原药可以选择取自储液池或溶解 池 ，平 时 主 用 储 液 池 液 体 原 药 ，当 储 液 池 药 液 空 缺 时，启用溶 解 池 溶 解 固 体 原 药。溶 液 池 稀 释 药 液 时，控制系统 根 据 设 定 比 例 从 储 液 池 或 溶 解 池 自 动 抽 取 原 药 液 ，且 同 时 注 入 自 来 水 ，并 启 动 搅 拌 机 将药液均 匀 稀 释。若 选 择 原 药 取 自 储 液 池，则 Ⅰ
若选择原药取自溶解池，则由操作人员选择药 液取自 1#池或 2# 池。溶解池需要人工辅助按设定 比例投加 PAC 固体原药，并下发溶解指令，控制系 统按设定比例自动注入自来水，然后启动搅拌机按 照设定的搅拌时间溶解固体原药。
图 1 加药系统布置及流程
Fig． 1 Layout and flow chart of chemical dosing system
长城水厂自动加药系统运行稳定，可将加药量 控制在合理范围。多种加药控制方式使得某个传感 器（ 浊度仪或游动电流检测仪） 发生故障时，系统能 及时切换至另一种自动控制方式，以保障水处理过 程的持续运行。长城水厂自动加药系统投入运行以 来，高效絮 凝 沉 淀 池 的 出 水 浊 度 稳 定 在 1 NTU 以 下，出厂水浊度稳定在 0． 3 NTU 以下，出厂水浊度 指标满足《生活饮用水卫生标准》（ GB 5749—2006） 要求。
图 3 PAM 加药系统自动控制 Fig． 3 Automatic control of PAM dosing system
根据现场水质情况及试验结果，选择在絮凝池 或污泥泵回流管上投加 PAM，也可以选择在两处同 时投加。
根据 PAC 前加药量按设定比例投加 PAM（ PAM 加药 量 = PAC 前 加 药 量 × 比 例 系 数） ，絮 凝 池 内 PAC 与 PAM 反应形成微小絮凝块，吸附水中的微小
参考文献：
［1］ 任春梅． 南宁三津水厂加药间设计［J］． 四川建筑， 2003，23（ 1） ： 65．
［2］ 衣富强，徐金波． 水厂加药自动计量、调节系统设计 ［J］． 供水技术，2007，1（ 3） ： 35 － 37．
［3］ 王建平． PLC 在水厂加药自动控制系统中的应用［J］． 科技资讯，2011（ 11） ： 105．
1 概况
长城水厂加药间土建规模按日处理水量 20 × 104 m3 一次建成，平面尺寸为 31． 2 m × 21． 2 m，加 药设备按日 处 理 能 力 20 × 104 m3 一 次 安 装 到 位。 为提高混凝沉淀效率，采用聚合氯化铝（ PAC） 和聚 丙烯酰胺（ PAM） 两种药剂，设计最大投加量分别为 30 和 0． 15 mg / L，平 均 投 加 量 分 别 为 18 和 0． 1 mg / L，PAC 投加浓度为 5% ，PAM 投加浓度为 0． 5% （ 在线二次稀释至 0． 1% 后投加） ［1］。加药系统布置 及流程如图 1 所示。
［4］ 谢少扬． 水厂加药控制技术的探讨［J］． 供水技术， 2008，2（ 5） ： 46 － 47．
作者简 介： 周 召 云 （ 1978 － ） ， 男， 硕士， 高级工程 师， 长期从事水利水电 电气自动化工作。
E-mail： wuhashaoyang@ yahoo． com． cn 收稿日期： 2012 － 11 － 13
PAC 加药量的关系曲线模型，PLC 通过比对该曲线
图 2 PAC 前加药系统自动控制
模型，计算得出当前原水浊度条件下的最佳加药量，
Fig． 2 Automatic control of PAC pre-dosing system
然后再根据对应加药点原水流量，通过 PID 模块调
② 工艺二： PLC 根据对应的原水进水流量与
杂质，经过 沉 淀 和 过 滤 可 以 达 到 净 化 的 目 的。 PLC 根据相应的 PAC 前加药量计算当前加药点的 PAM 投加量，然后通过 PID 模块调节螺杆计量泵的频率， 以稳定 PAM 加药量，实现 PAM 加药系统的自动控 制。
3 结语
加药系统是水处理过程中非常重要的一个环 节，加药量比例失调会影响水处理效果，特别是加药 量过多时，会增加水中的有害物质，因此合理控制加 药量至关重要。
（ 2） 后加药系统 根据沉淀池出水水质情况选择是否运行 PAC 后加药系统。PAC 后加药系统可依据出水流量及 出水浊度，并结合相应水质条件下的后加药比例系 数（ 由试验得出） ，计算出最佳投加量，PLC 通过 PID 模块调节计量泵的冲程及频率，使 PAC 后加药量稳 定在与出水流量相匹配的最佳投加量，实现 PAC 后 加药量的自动控制。 2． 3 PAM 自动加药系统 长城水厂 PAM 加药系统共设 6 个在线投加点， 其中 3 个位于絮凝池，另外 3 个位于污泥泵回流管， 每条水处理管线设 2 个投加点。PAM 加药系统共 设 7 台螺杆计量泵，每个投加点对应 1 台螺杆计量 泵，其中 1 台备用。若某台加药泵发生故障，PLC 控 制系统及时启动备用泵，同时自动调配输药管线，以 保证 PAM 的正常投加。 PAM 加药系统自动控制如图 3 所示。
关键词： 水厂; 加药系统; 自动控制; PAC; PAM 中图分类号： TU991． 62 文献标志码： B 文章编号： 1673 － 9353（ 2013） 01 － 0027 － 03 doi： 10． 3969 / j． issn． 1673 － 9353． 2013． 01． 007
Design of automatic control for chemical dosing system in Changcheng Waterworks
2. 2 PAC 自动加药系统
自动控制。
长城水厂 PAC 加药分前、后两个加药流程，其
中前加药点共设 3 处，分别位于高效絮凝沉淀池的
3 座混合池处； 后加药点共设 2 处，分别位于高效絮
凝沉淀池的 2 根出水管处。PAC 加药系统设有 5 台
隔膜计量泵，其中 3 台用作前加药，1 台用作后加
药，1 台备用。若某台加药泵发生故障，则 PLC 控制
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Vol． 7 No． 1 Feb． 2013
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长城水厂加药系统自动控制设计
周召云， 何群益， 孙贵珠
( 西安航天自动化股份有限公司，陕西 西安 710065)
摘 要： 主要介绍了长城水厂聚合氯化铝( PAC) 和聚丙烯酰胺( PAM) 加药系统的流程及其 自动化控制工艺。加药系统采用多种工艺实现 PAC 和 PAM 的自控投加，PLC 控制系统通过 PID 模块调节加药量，使加药过程更加精准、稳定。
Zhou Zhaoyun， He Qunyi， Sun Guizhu
（ Xi＇an Aerospace Automation Co．，Ltd．，Xi＇an 710065，China） Abstract： A flow chart of chemical dosing system of polyaluminum chloride （ PAC ） and polyacrylamide（ PAM） and an automatic control process in Changcheng Waterworks were introduced． Many kinds of processes were used to realize automatic dosing of PAC and PAM in the chemical dosing system． The dosage was adjusted by PID module in the PLC control system，so that the dosage process was kept accurately and stably． Key words： waterworks； chemical dosing system； automatic control； PAC； PAM
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供水技术