关于自控技术下的水厂水处理工艺研究

关于自控技术下的水厂水处理工艺研究

张保顺；张凌霄

德州公用水务集团有限公司 山东省德州市 253000

【摘要】我国作为人口大国，人均淡水资源相对贫乏，长期面临着用水资源紧张的问题。近年来，国民经济的迅速发展不仅提升了用水量的需求，对水质净化标准也更加严格。为适应社会需求，自来水厂逐渐开始尝试自动化技术应用以提升净化处理效率，在自控技术发展的基础上，引进先进水处理工艺以提升处理效率。就此，本文研究自控技术下的自来水厂水处理工艺。

【关键词】自控技术；自来水厂；水处理工艺

目前我国饮用水水源总储备量还是很多的，但由于我国人口众多，水资源人均占有量就比较低。我国大部分地区水源由于人类活动影响，都受到了不同程度的污染，导致水资源存在一定问题。社会仍在高速发展中，对于水资源需求是越来越多。面对这样的矛盾就需要自来水厂在满足人们生活用水的同时，还要解决水资源中的污染问题，采用不同水处理技术对水质进行净化处理，保证饮用水源的安全与充足。

一、自来水厂自动化控制系统

我国自来水厂长期以来处于不均衡、不彻底的发展局面，直至现在许多自来水厂的建设依然是为了解决“有无”的问题。由于自来水厂的重要社会职能，其稳定运营关系到居民的生活质量，而传统的自来水厂净化控制系统已不能满足发展需求，净化效率低下，水质净化不达标等问题严重影响着居民的生活体验。为提升生产效率，平摊净化成本，提高水质和运输效率，近年来许多三线以上城市的大型自来水厂逐步开始引进新型设备用于自动化控制系统建设，结合智能控制技术和计算机信息管理技术用于提升自来水厂的信息化水平，运用先进的数据处理能力辅助管理人员进行决策和方案调整，可以预见自来水厂的自控技术是现代化改进的主要方向。自来水厂在应用自动化控制系统的时候，往往会在多层级的控制站内来实现对自来水生产供应的控制。通常情况下，一级控制站内都是采用 PLC 自动化控制系统，在进行节能研究的过程中，必须要对该控制系统进行深入的剖析。PLC 自动化控制系统主要由 CPU、电源以及通讯硬件组成。

二、自来水厂水处理工艺技术的应用现状

 2.1生物预处理工艺

生物预处理工艺指的是在对水资源进行常规处理之前对污染的水源使用的物理、化学等方法对水源进行相应处理。这一处理技术主要是通过微生物新陈代谢实现对水中的氨氮、有机污染物、异臭、亚硝酸及铁、锰等污染物质进行处理。可以有效减轻常规水源处理压力，从而有效改善饮用水质量。生物预处理技术中还包括化学氧化、吸附与生物等预处理措施。在使用这一技术进行水资源预处理的时候，一般会使用生物膜法方式进行，通过生物膜来对水中有机物、氮磷等污染物质进行回收，从而实现水源净化。如果水源属于轻度污染，可以使用生物接触氧化法、生物转盘、悬浮填料生物流化床、生物活性碳和曝气生物滤池等措施进行水源净化。生物膜法主要是通过生长在物体表面的微生物进行相应处理，生物膜的形成包括好氧菌、兼性菌、厌氧菌、原生动物、真菌和藻类。通过对物体表面微生物新陈代谢实现有害物质分解与净化。这些微生物在水中具有很强繁殖能力，吸附能力也会慢慢增强，水量、水质等也不会对其产生影响，既节省大量空间，也可以省去不少人员成本等。

 2.2饮用水的深度处理工艺

对于饮用水的深度处理有很多种，使用最普遍的就是活性炭处理技术。目前在我国这一技术主要是将水介质或者空气中的杂质进行收集，或者将其分离。目前在我国使用比较多的三级水处理工艺――饮用水的深度处理。这种水处理工艺的方式有很多中，其中最为常见的就是活性炭处理技术。因为活性炭具有很强的吸附性，所以在水处理和水质的空气净化处理方面，常用到这项水处理工艺。活性炭处理技术的主要作用就是通过吸附水质中的杂质和空气中的介质，然后进行分离，达到净化水资源的目的。

2.3膜分离办法

由于两相间的浓度、压力和电位不一样，可以运用选择性透过膜对污染物和水进行科学分离。这种技术是以分离膜孔大小为根据进行反渗透、纳滤、超滤和微滤等技术。总之膜分离技术能够达到自动化、土地占用率低和极少的投放药物等特点，具备很好的发展空间。因为反渗透膜孔小，只有水能流过，完全能够将所有细菌、漂浮物等分离出来。

有关研究人员通过分析发现反渗透膜能够将大部分的AOC和TOC清除出去。但是也将人体所需微量元素和矿物质等也一并清除出去了，所以如果长时间喝这种水，就会对人体健康构成威胁。而且反渗透膜成本也很高，这是一大弊端。深度处理饮用水主要用纳滤膜，在保存一部分矿物质的同时能够完全将盐分、细菌等物质有效清除。通过多次检测证明有害物质可以通过纳滤膜完全清除，并对其进行了剖析。现在超滤膜在自来水厂是使用最广泛，可以将胶、漂浮物和所有能够产生疾病的有害物质完全清除，但是不能够清除有机物。在实际操作中，其与别的工序一起使用。现在一般将超滤技术和普通工序融合，多见于对老厂进行改进中，运用这种技术从而保证水质合格。我国运用超滤技术不是很多，2005在苏州是第一次使用这种技术。但是在国外，这种技术却得到了广泛运用。

2.4运用活性炭臭氧技术

 在1961年就开始运用臭氧技术，是现在世界上最优秀的饮用水进一步处理办法，将臭氧和活性炭技术完美融合在一起。先运用臭氧技术对饮用水进行氧化处理，使水中有机物迅速变成小分子有机物，从而使过滤池压力减小，再将活性炭加入水里，通过活性炭将水里有机物等彻底清除。在松花江微污染水处理中运用臭氧－活性炭技术，结果表明臭氧活性炭技术不仅能够对水资源进行进一步处理，从而大大降低了混凝剂使用，从而使水质无论何时都符合标准。通过实验表明运用活性炭技术可以将水中的大部分氨氮排除干净。臭氧－生物活性炭技术能够将有毒物质清除，尤其是对卤乙酸和三卤甲烷去除效果最好。通过国外水厂统计资料可以看出，只有将臭氧和活性炭技术结合到一起使用比只运用活性炭技术解决效果要好很多，并且此项技术中活性炭使用时间更长。臭氧活性炭技术也存在一系列缺陷，例如饮用水中溴离子和致癌物的存在，对人们身心健康造成很大影响。将这一困难解决掉是当前研究人员的主要问题。现在，臭氧和活性炭技术在国外自来水厂普遍运用。有许多国外成功例子，例如日本北故净水厂，美国海斯明水厂等。最近几年在我国，已经研发出了比其它国家成本都低的高品质活性炭，并且在全国得到了广泛运用。

2.5强化常规处理

所谓加强普通处理就是以传统水处理工序为根本，可对混凝、沉积、过滤和消毒等进一步加强。可以运用加入活性炭、调整PH值、加大混凝剂的使用等办法来加强混凝；运用新絮凝剂等办法加强沉淀；运用新过滤材料过滤池加强过滤；运用新消毒剂加强消毒；现在，在我国有这一方面探讨和运用。

结语：

自来水厂的自动化控制系统可以实现完整的自动化控制能力。

随着相关技术的进步，未来我国将实现自来水管道直饮水及水资源的高效净化，自动化工艺展现着较好的发展前景。望本文研究内容得到相关企业的关注，加速自控化系统建设，引进先进自来水处理工艺，为保障社会用水需求及提升自来水企业经济效益提供建设性意见。

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