張戎
（廣東惠州市自來水總公司　 廣東惠州　 516003）

　　摘要：本文分析了給水處理工藝中絮凝劑和助凝劑的使用情況；對目前凈化處理的重要環(huán)節(jié)——絮凝控制技術(shù)在各水廠的不同應(yīng)用措施及優(yōu)缺點加以闡述，提出了絮凝劑的控制投加技術(shù)在實際工作當(dāng)中的應(yīng)用情況，重點提到在目前國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的單因子控制投加技術(shù)以及在實際應(yīng)用中的體會。
　　關(guān)鍵詞：絮凝劑、流動電流（SCD）投藥系統(tǒng)、絮凝控制在線檢測儀、絮凝控制技術(shù)

1、引言

　　在給水處理中，為去除懸浮物和膠體雜質(zhì)而投加的主要藥劑叫做絮凝劑。在絮凝藥劑投加控制和絮凝劑的使用方面，我國還處于一般水平，主要反映在絮凝藥劑的品種少、質(zhì)量低。在國外，特別是作為原水調(diào)質(zhì)而采用的助凝劑較為普遍，我國這方面差距較大。現(xiàn)在對于國外先進(jìn)的藥劑自動投加和控制工藝，我國已引進(jìn)和研究，并在一些水廠得到應(yīng)用。

2、絮凝劑和助凝劑的使用情況

　　目前國內(nèi)外大部分凈水廠采用的絮凝劑仍是鋁鹽和鐵鹽較為普遍，這些都屬于無機鹽類絮凝劑。近幾年來，國內(nèi)外比較廣泛使用的是新型高效絮凝劑，它分兩類：一類是無機高分子絮凝劑；另一類是有機高分子絮凝劑。
　　無機高分子絮凝劑有：聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鐵（PIC）等。其中最有代表性的PAC和PAS具有對原水水質(zhì)變化適應(yīng)性廣、混凝凈化效果好、藥劑成本低等特點。我公司已廣泛采用PAC。
　　有機高分子絮凝劑是線性高分子聚合物。它們的分子呈鏈狀，可以強烈地吸附水中的膠體微粒，吸附架橋作用特別優(yōu)異，鏈狀分子上的荷電基團(tuán)又可產(chǎn)生電中和及壓縮擴散層的作用，因此具有優(yōu)異的混凝作用，最適應(yīng)處理高濁度水。目前使用最多的是聚丙稀酰氨類。有機高分子絮凝劑中含有未聚合的單體，而這些單體對人是有毒的，加之價格昂貴，故在水處理中使用較慎重。國外對它的應(yīng)用也是同硫酸鋁組合使用，常作為助凝劑和助濾劑。
　　助凝劑本身可以起凝聚作用，也可以不起凝聚作用，但與凝聚劑一起使用時能促進(jìn)水的混凝過程，產(chǎn)生大而結(jié)實的絮體；同時可以降低凝聚劑投加量。我國采用的主要有無機活化硅酸，其作用是增加絮凝劑的骨架強度，改善絮體結(jié)構(gòu)。尤其是對低溫低濁水的處理較為有效，這方面我國有長期的成果研究。還有氯等氧化劑類，其作用是采用預(yù)氯化破壞起干擾混凝作用的有機物，改善混凝效果。同時用氯將硫酸亞鐵化為高價鐵，提高混凝劑的凈化效果。但對受污染的原水，易生成以三齒甲烷為代表的齒代有機化合物，這點要在應(yīng)用中深入分析研究。

3、絮凝劑的控制投加

　　絮凝控制技術(shù)是凈化處理的重要環(huán)節(jié)，因此如果控制不好，既不能達(dá)到預(yù)定的水質(zhì)要求，又導(dǎo)致藥劑的浪費。目前大部分凈水廠仍沿用化驗室燒杯攪拌試驗確定投加率與經(jīng)驗投加相結(jié)合的方式，人工操作投加。該方法的缺點是不能滿足連續(xù)運行的需要，也就不能隨水質(zhì)水量的變化而及時調(diào)整投加量。同時由于在化驗室內(nèi)做燒杯攪拌試驗與實際生產(chǎn)中的水力條件差距較大，因此提供的投加率僅能作為實際投加的參考值，不僅不準(zhǔn)確，還帶來檢驗投加效果的滯后。為了解決這些問題，有部分水司研究應(yīng)用模擬濾池法控制混凝藥劑的投加，結(jié)果表明可達(dá)到自動控制投加和及時調(diào)整藥劑之目的，可以節(jié)約藥劑10～20%。但由于模擬水力條件和生產(chǎn)實際的差距，必須及時修正相關(guān)關(guān)系，否則將影響投加的準(zhǔn)確性。
　　在藥劑自動投加控制方面國內(nèi)還先后研究與應(yīng)用過建立前饋數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)計算機自動控制投加。基本控制參數(shù)有原水濁度、水溫、PH值或堿度、氨氮、耗氧量、水量等6項，基本達(dá)到根據(jù)原水水量及水質(zhì)變化及時準(zhǔn)確改變投加量。在此基礎(chǔ)上又發(fā)展出建立前饋與后饋數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)計算機優(yōu)化自動控制系統(tǒng)，該方法是在前饋數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，又根據(jù)沉淀池出水與濾池出水濁度建立后饋控制的數(shù)學(xué)模型，而建立數(shù)學(xué)模型法的關(guān)鍵是要建立實用可靠的數(shù)學(xué)模型和采用多種準(zhǔn)確可靠的連續(xù)傳感器與投加設(shè)備。由于國內(nèi)連續(xù)檢測儀表與投加設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)以及在建立數(shù)學(xué)模型方面所需原始資料準(zhǔn)確程度的差異和內(nèi)容的短缺，使該項技術(shù)實施比較困難，不能得到廣泛的應(yīng)用。
　　目前投藥控制發(fā)展趨勢已由多參數(shù)控制向單因子控制方向發(fā)展。因為單因子控制不要求建立較復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，連續(xù)檢測傳感器單一，管理維護(hù)方便，這一技術(shù)發(fā)展很快。

4、絮凝劑的單因子控制投加

　　投藥單因子控制技術(shù)是以流動電流投藥控制系統(tǒng)和絮凝控制在線檢測儀為代表的。
　　流動電流（SCD）投藥控制系統(tǒng)是國際上八十年代開始應(yīng)用的一項新技術(shù)，它是傳統(tǒng)技術(shù)上的一個發(fā)展，是混凝投藥控制技術(shù)的重大突破。該技術(shù)是依據(jù)混凝理論而產(chǎn)生的。混凝理論認(rèn)為向原水中投加絮凝劑，使水中膠體雜質(zhì)脫穩(wěn)，調(diào)節(jié)混凝劑的投加量改變膠體的脫穩(wěn)程度,使之利于后續(xù)沉淀。而描述膠體脫穩(wěn)程度的重要指標(biāo)是ξ電位，以ξ電位為因子控制混凝劑則成為一種根本性的控制方法。而投藥后水體剩余絮凝顆粒的流動電流與ξ電位呈線性相關(guān)，因此測其流動電流能克服測ξ電位的困難，并能反映水體中膠體的脫穩(wěn)程度。據(jù)資料顯示，原水濁度在10～5000NTU變化、水量變化范圍10%～100%，應(yīng)用該技術(shù)收到良好的混凝效果，平均節(jié)約藥劑15～30%。流動電流（SCD）探測器的使用方法是按生產(chǎn)要求的沉淀水濁度確定一個流動電流值，稱為控制系統(tǒng)給定值，計算機控制中心將流動電流的實測值與給定值比較，據(jù)此調(diào)整投藥裝置的運行工況，從而改變混凝劑的投量，最終取得具有理想沉淀池后濁度的水。但該儀器在取樣系統(tǒng)的可靠性上存在一定問題，主要是由于取樣管堵塞造成的；此外需要定期檢查與調(diào)整SCD控制給定值，使之始終處于最佳狀態(tài)。其次該方法對于采用有機陰離子高分子絮凝劑時是不適用的。
　　流動電流給定值抓住了影響混凝的主要因素，其它水質(zhì)、水量、藥劑、效能等因素的變化都可體現(xiàn)流動電流單一因子的變化上，從而實現(xiàn)了混凝投藥的單因子自動控制。它不僅解決了水廠投藥自動控制問題，而且對提高水廠的社會效益起到主要作用。目前我們公司江北水廠即采用流動電流（SCD）投藥控制系統(tǒng)。
　　絮凝控制在線檢測儀（FIOCmate探測器）是根據(jù)水中流動懸浮膠體產(chǎn)生的濁度波動，極靈敏地顯示絮體形成狀態(tài)，可在實驗室或現(xiàn)場條件下確定最佳投藥量。該方法認(rèn)為絮凝劑投入水中后水解生成的氫氧化物沉速至最大時，投藥量為最佳。投藥后氫氧化物生產(chǎn)時，初始濁度會升高，但隨著絮凝體的形成濁度又下降，初始濁度為最大值時的投藥量可認(rèn)為是絮凝最佳投藥量，因此該儀器把光學(xué)方法和微訊息處理計結(jié)合使用，連續(xù)測定加藥后水中絮體的實際情況，同時直接調(diào)節(jié)混凝劑的投量和調(diào)整PH值，從而獲得最佳混凝效果。該儀器還特別適合于投藥閉路控制系統(tǒng)，根據(jù)檢測器輸出的信號，利用微機內(nèi)的優(yōu)選公式，逐步調(diào)整混凝劑投加量，直到最佳值為止。正確選擇混凝劑投加量和PH值將大幅度節(jié)省藥劑用量，提高出廠水水質(zhì)，有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
　　絮凝控制技術(shù)有非常廣闊的發(fā)展前景，因為它直接影響到水處理工藝，是一個重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。對先進(jìn)的絮凝控制技術(shù)進(jìn)行積極引進(jìn)消化，根據(jù)我們實際情況研究可靠的控制方法，縮小我國在混凝控制方面與國外先進(jìn)水平的差距，是我們的重要任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 嚴(yán)煦世 范瑾初　 給水工程（第三版） 中國建筑工業(yè)出版社 1995年
[2] 米頓羅易（MILTON ROY）公司　 SCD投藥控制系統(tǒng)使用說明書

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張戎（1963—），男，漢族，工學(xué)士，給水排水高級工程師，惠州市自來水總公司總工程師，從事城市供水工作二十多年，對給水設(shè)計、施工、管理有豐富的經(jīng)驗。聯(lián)系電話：0752—2816978 e-mail:ZhangRong817@21cn.com