流动电流混凝控制技术在杏林水厂的应用

摘要：混凝是净水工艺中最重要的环节，为适应原水的变化，许多研究人员试图找出一种控制混凝剂投加量的最佳方法。本文将阐述流动电流混凝控制技术在杏林水厂的控制方法、功能特点和应用效果。

关键词：混凝 加药 自动控制系统 游动电流

1、引言：

有效的水处理混凝投药控制，可以在实际最佳投药量的意义上，控制混凝剂投加，从而达到以最少的混凝剂消耗获得最理想的出水水质效果。传统上，最佳混凝剂投加量以烧杯试验法确定，而实际应用中，原水水质会随时间连续变化甚至突变，以瞬时水质为依据的烧杯试验难以保证混凝剂投加量始终为最佳。因而引进计算机自动化控制技术，已成为当今水处理工程中一项具有重要技术、经济意义的课题。

应用最为成功的当属流动电流混凝投药控制技术，其克服了以往方法的缺陷，选择可以在最本质意义上表征混凝效果的电动特性参数SC值作为单一监控因子，实现了对混凝剂投加量的精神控制。它的检测控制原理为：水中胶体粒子加药后，其ξ电位会发生变化，从而引起流动电流的变化，胶体电荷远程传感器通过检测流动电流的变化，可以准确地反映水中加药量的多少，并传送给检测控制仪，控制仪根据传感器传来的信号（4～20mA），经过计算机处理，输出控制信号给投药泵，来调整投加量，使之达到最佳值。

2、智能复合环加药自动控制系统

在连续生产过程中，单一的流动电流控制系统在实际应用中受到各种主客观因素的影响，控制效果与理想值有一定的偏差。杏林水厂为了在最大程度上，解决这个问题，提出并已应用了一种新的控制方法。如图（1）所示。

它的控制原理是把沉淀水出水浊度作为系统的主控参数，流动电流为副控参数，组成串级调节系统。通过这套串级调节系统，在沉淀水出水浊度稳定不变时，加注泵参数不变。而当沉淀水出水浊度或游动电流SC值，在外来干扰作用下，偏离给定值时，要求改变加注泵参数，调整投加量，从而保证沉淀水出水浊度在要求范围内。

在水质水量等干扰发生变化时，为提高系统调节速度，确保沉淀水出水浊度的稳定，在串级控制系统中，引入水质、水量前馈控制以进一步提高系统的控制质量。如果影响游动电流的主要干扰如：水质（浊度、PH值）和水量有波动，则相应前馈调节器立即根据干扰大小对系统加药量进行调节，来补偿干扰因素对水中胶体脱稳程度影响，从而提高了水质水量变化后序混凝的影响，及时改变加注泵参数，调整投药量，具有超前调节的作用，控制效果显著提高。

3、数学模型的建立：

数学模型法是混凝投药控制技术上的一个重要进展，这种方法能迅速响应原水水质水量参数的变化，滞后小，控制精确，但是建立一个模型需要耗费相当长的时间才能得到。

杏林水厂混凝投药自动控制系统，是以若干原水水质（如浊度、PH值）、水量、游动电流、出水浊度参数为变量，建立其与投药量之间的相关函数——数学模型。通过计算机按此模型自动采集数据控制投药。杏林水厂采用美国AB公司的SLC500可编程控制系统，选用带有冲程、频率双调节的promintent加注泵。

在模拟调节系统中PID控制算法的模拟表达式为：

式中：y –控制器的输出信号；

　　　Kc：比例增益常数

　　　Ti：积分增益常数

　　　Kd：微分增益常数

　　　E：过程变量与设定值的偏差，即PV－SP

　　　PV：过程变量

　　　Bias：前馈值或偏置值