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1、自来水厂生产的工艺流程现在人们谈到饮用自来水，一般会害怕自来水生产过程中未能除尽水中的杂质及微生物，又害怕净水过程中混入了一些有毒气体。基于此，我组成员先到自来水厂参观采访，了解自来水的生产过程。自来水厂的净水过程是从水源地取水至水厂，经处理达标后送至用户。根据水厂的具体情况，针对净水过程的特点和对控制系统的功能要求，采用以下控制方案。1、自来水是如何生产的？ 众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使
2、净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。(1)混凝反应处理：原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：原水 + 水处理剂 混合 反应 矾花水； 自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。常用的水处理剂有聚合氯化铝、硫酸铝、三氯化铁等。汕头市使用的是碱式氯化铝。根据铝元素的化学性质可知，投入药剂后水中存在电离出来的铝离子，它与水分子存在以下的可逆反应：Al3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H+； 氢氧化铝具有吸附作用，可把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物脱稳、相互聚结，再被吸附架桥，
3、从而形成较大的絮粒，以利于从水中分离、沉降下来。混合过程要求在加药后迅速完成。混合的目的是通过水力、机械的剧烈搅拌，使药剂迅速均匀地散于水中。经混凝反应处理过的水通过道管流入沉淀池，进入净水第二阶段。(2)沉淀处理：混凝阶段形成的絮状体依靠重力作用从水中分离出来的过程称为沉淀，这个过程在沉淀池中进行。水流入沉淀区后，沿水区整个截面进行分配，进入沉淀区，然后缓慢地流向出口区。水中的颗粒沉于池底，污泥不断堆积并浓缩，定期排出池外。(3)过滤处理：过滤一般是指以石英砂等有空隙的粒状滤料层通过黏附作用截留水中悬浮颗粒，从而进一步除去水中细小悬浮杂质、有机物、细菌、病毒等，使水澄清的过程。(4)滤后消毒
4、处理：水经过滤后，浊度进一步降低，同时亦使残留细菌、病毒等失去浑浊物保护或依附，为滤后消毒创造良好条件。消毒并非把微生物全部消灭，只要求消灭致病微生物。虽然水经混凝、沉淀和过滤，可以除去大多数细菌和病毒，但消毒则起了保证饮用达到饮用水细菌学指标的作用，同时它使城市水管末梢保持一定余氯量，以控制细菌繁殖且预防污染。消毒的加氯量(液氯)在1.0-2.5g/m3之间。主要是通过氯与水反应生成的次氯酸在细菌内部起氧化作用，破坏细菌的酶系统而使细菌死亡。消毒后的水由清水池经送水泵房提升达到一定的水压，在通过输、配水管网送给千家万户。2、自来水是否含有有害人体健康的物质？由以上自来水的生产过程，可见河水中
5、原有的种种悬浮颗粒及胶体物质已在混凝过程中分离。而原水中的致病微生物也已在滤后消毒处理过程中被消灭。因此，在自来水生产过程中已把原水含有的有害人体健康物质去除掉。 那么，生产过程中所加入的药剂呢？在去除水中原有杂质的过程中不免地加入了新的杂质。这些新的杂质是否会危害到我们的健康呢？ 在混凝过程中所加入的水处理剂，一般情况下都与原水的悬浮颗粒及胶体一起沉淀开来，从而不影响水出厂时的质量。那么，就只剩下氯气了。氯气消毒法是生产自来水的最后一个环节。往水里加氯气经反应后即可把水输送到市民家庭使用。如此，氯气是否会危害到我们的健康呢？以下我们来重点研究氯气。 氯气(Cl2)是一种黄绿色有刺激性气味的气
6、体，能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积氯气。在相同条件下，氯气比同体积的空气重，标准状况下，它的密度3.214g/L。氯气容易液化，当压强为101.3kPa，冷却到-34.6，气态的氯就变成黄色油状的液态氯。液态氯继续冷却到-101，就变成了固态氯。氯气是一种有毒物质，对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。把氯气加入水中，会发生以下反应：Cl2 + H2O = HCl + HClO；因为消毒过程中氯气用量很小(一般在1L水中仅通入约0.005g氯气)，可以说只要出厂的自来水符合正常的国家标准，在自来水中的投入的氯气会完全与水反应生成
7、其他物质，故可认为出厂的水中不含Cl2。上文所谓的使城市水管末梢保持一定余氯量，实际上应是指氯元素，而不是氯气。 然而，虽然氯气已完全反应，却有其他物质生成。我们先来看次氯酸。次氯酸(HClO)具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。次氯酸是一种弱酸，很不稳定， 在光照条件下易发生以下反应：2HClO = 2HCl + O2；如此，水中有可能含有的杂质就只剩HCl了。氯化氢(HCl)是无色而有刺激性气味的气体，它的密度比空气大，约为空气的1.26倍。氯化氢极易溶于水(0时，1体积水大约能溶解500体积的氯化氢)。氯化氢的水溶液叫氢氯酸，俗称盐酸，是一种强酸，具有强的氧化性及腐
8、蚀性。由以上的方程式，根据氯原子守恒，可知一定物质的量的氯气与水反应后最终生成的氯化氢的物质的量是原来氯气的两倍。由于在生产水的过程中使用的氯气的量很少，产生的氯化氢的量自然微乎其微。根据生理卫生常识，我们知道人体的胃液含有少量盐酸，故可认为微量的氯化氢并不影响人体健康，几乎可以忽略不计。此外，氯化氢是易挥发气体，基于这一性质可推知煮沸了的水几乎不含氯化氢。由此，我们可以得出这样的结论：生产过程符合国家标准的自来水是不会危害人体健康的。最后，我们就“饮用水对人体健康的影响”这一问题进行了社会调查问卷。通过调查报告，我们发现 14.3%的人家中饮用纯净水，49%的人饮用自来水，36.7%的人家中
9、饮用井水。在饮用纯净水的人中：约36.7%的人认为纯净水对人体无害，较喜欢饮用；22.4%的人认为饮用纯净水对人体有害，并不喜欢饮用；此外，还有约40.9%的人对饮用纯净水是否有害不太清楚，因大部分人都在饮用，也就跟着饮用。大部分人不饮用自来水是因为目前严重的水污染状况，表示若自然经济条件允许，愿意喝天然的河湖水或矿泉水。多数人选择饮用何种纯净水大都从品质、价钱等方面综合考虑。进水泵-蓄水池-澄清池-过滤池-加药池-过滤池-澄清池-出水泵；首先从泵房将水打到水池，经初滤，再加水沉淀剂聚合、过滤得到清水，加氯气消毒(小水厂加二氧化氯)，将水储入清水池备用，再经高压泵压出供水。自来水厂工艺流程图：
10、一、源水控制系统：大部分水厂与水源地较为分散，多适合无线控制方式。1：系统原理：系统在正常工作时是主工作站通过无线传输装置监测水源泵站，辅工作站则是通过以太网来读取主工作站的数据实现监测。当主工作站出现故障而无法正常工作时，则自动切换到辅工作站，此时辅工作站通过无线传输至监测水源泵站。当故障的主机重新启动后，辅机停台控制工作，将控制权交还主机。中心与水源站通过无线方式进行通讯连接，具体在中心和水源站各连接台无线数传电台，水源监控设备能实时采集和记录每个点的设备运行情况及水质和流量等数据，并通过无线数传电台发送给中心；中心工作人员做出判断并发出指令，实现控制设备的自动运行。2：系统组成：监控中心
11、包括监控计算机、打印机、无线数据传输电台等，并可通过计算机网络连接多个中端，实现数据共享，系统记录的数据存放在中心计算机的数据库中，可以随时查询或打印，其它计算机也可以通过网络进行数据查询。监控系统是用现代化的通讯技术、计算机技术和自动监测仪器，对各远端设备及水质、流量等参数进行远程实时监控，实现了环境管理的自动化、信息化、网络化。二、净水处理及输送系统工艺：1、对取水泵房工艺流程进行监控，当设备运行出现故障、参数越限、违规操作时，系统应发出报警信号并显示故障状态；2、对加药工艺流程、设备运行状况、氯泄露指示、药池液位等进行监控，当设备现故障或某一参数异常，系统应发出声、光报警信号，显示画面、
12、提示信息以及故障状态；3、对沉淀池、滤池(滤罐)、反冲洗的工艺流程以及排泥行车的运行状况、排泥虹吸的形成和破坏等进行监控，并显示滤池(滤罐)的冲洗、过滤、申请、等待工作状态和滤池(滤罐)累计工作时间；4、对供水设备运行状况、压力、流量、变频频率、电机电流、阀门开度、清水池水位等状态进行监控；系统特点：1、控制功能：在计算机控制方式下，设备控制又分自动、联控和单步三种方式，它们是向下兼容。具有自动控制方式的泵，在转换开关处于计算机控制位置时，便立即进入自动控制状态。如排水泵根据集水坑水位、真空泵根据真空吊水要求、自动启停。供水泵启停控制则需从键盘进行激活。另外，对两路高压进线可通过键盘进行倒闸控
13、制操作。2、监测功能：不论设备处于哪种工作方式下，系统都具有对设备的状态和参数实时监测功能。监测信号的设置是根据设备控制流程需要、保护设备安全需要、生产管理需要和提供设备故障查询而选定的。3、通信功能：供水泵房的PLC作为水厂级监控系统的远程终端，在实际运行中，机组启动时，下位机监测启动过程，对大量的启动数据进行处理。发送中端，告知上位机启动的机组号，上位机接到信号后读取启动数据，绘制启动曲线。正常运行后，上位机间隔下5min读取下位机中的数据。通过IO驱动器软件接口RS232RS485与PLC通讯，获取画面显示、报警查询参数设置、定值修改等数据。4、故障报警功能：(1)正常运行的水泵机组，当
14、电机电流、温度超限时，发出报警信号，并能够按照停机程序停机。(2)正常运行的水泵机组，当水池水位低于下限时，发出报警信号，并能按照停机程序停机。(3)当供电电压越限或断电时，发出报警信号，提示值班人员。工作站系统使用PLC及AD转换器完成现场监测、数据处理的工作；上位系统采用FIX平台进行管理。从FIX平台使用上看，FIX平台不但有效的解决了以上问题，还可以支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、可移植性及很好的安全性、维护性、稳定性等特点，给现场操作员提供简洁、丰富多彩的界面。三、软件特点：水厂监控系统采用可视化开发技术进行图形界面的过程处理，实时显示图形，用户界面清晰，在上位机和大型模拟屏上显示整个工艺参数、工艺流程及设备状态，操作人员可以清晰、直观地监视系统的运行状况。各种操作均以按钮、下拉菜单、列表框宋实现，在运行期间采集了大量的模拟量和开关量数据，按应用要求记录时间，加上记录时的日期、时间、数据代号、数据值等，形成一笔笔信息记录，记载到监控系统的功能“块”中，以备查询、调用。并且利用组态软件来实现调度控制总站的数据实时监测和双机冗余热备功能。
