浅谈絮凝控制技术

张戎
（广东惠州市自来水总公司　 广东惠州　 516003）

　　摘要：本文分析了给水处理工艺中絮凝剂和助凝剂的使用情况；对目前净化处理的重要环节——絮凝控制技术在各水厂的不同应用措施及优缺点加以阐述，提出了絮凝剂的控制投加技术在实际工作当中的应用情况，重点提到在目前国内应用较广泛的单因子控制投加技术以及在实际应用中的体会。
　　关键词：絮凝剂、流动电流（SCD）投药系统、絮凝控制在线检测仪、絮凝控制技术

1、引言

　　在给水处理中，为去除悬浮物和胶体杂质而投加的主要药剂叫做絮凝剂。在絮凝药剂投加控制和絮凝剂的使用方面，我国还处于一般水平，主要反映在絮凝药剂的品种少、质量低。在国外，特别是作为原水调质而采用的助凝剂较为普遍，我国这方面差距较大。现在对于国外先进的药剂自动投加和控制工艺，我国已引进和研究，并在一些水厂得到应用。

2、絮凝剂和助凝剂的使用情况

　　目前国内外大部分净水厂采用的絮凝剂仍是铝盐和铁盐较为普遍，这些都属于无机盐类絮凝剂。近几年来，国内外比较广泛使用的是新型高效絮凝剂，它分两类：一类是无机高分子絮凝剂；另一类是有机高分子絮凝剂。
　　无机高分子絮凝剂有：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铁（PIC）等。其中最有代表性的PAC和PAS具有对原水水质变化适应性广、混凝净化效果好、药剂成本低等特点。我公司已广泛采用PAC。
　　有机高分子絮凝剂是线性高分子聚合物。它们的分子呈链状，可以强烈地吸附水中的胶体微粒，吸附架桥作用特别优异，链状分子上的荷电基团又可产生电中和及压缩扩散层的作用，因此具有优异的混凝作用，最适应处理高浊度水。目前使用最多的是聚丙稀酰氨类。有机高分子絮凝剂中含有未聚合的单体，而这些单体对人是有毒的，加之价格昂贵，故在水处理中使用较慎重。国外对它的应用也是同硫酸铝组合使用，常作为助凝剂和助滤剂。
　　助凝剂本身可以起凝聚作用，也可以不起凝聚作用，但与凝聚剂一起使用时能促进水的混凝过程，产生大而结实的絮体；同时可以降低凝聚剂投加量。我国采用的主要有无机活化硅酸，其作用是增加絮凝剂的骨架强度，改善絮体结构。尤其是对低温低浊水的处理较为有效，这方面我国有长期的成果研究。还有氯等氧化剂类，其作用是采用预氯化破坏起干扰混凝作用的有机物，改善混凝效果。同时用氯将硫酸亚铁化为高价铁，提高混凝剂的净化效果。但对受污染的原水，易生成以三齿甲烷为代表的齿代有机化合物，这点要在应用中深入分析研究。

3、絮凝剂的控制投加

　　絮凝控制技术是净化处理的重要环节，因此如果控制不好，既不能达到预定的水质要求，又导致药剂的浪费。目前大部分净水厂仍沿用化验室烧杯搅拌试验确定投加率与经验投加相结合的方式，人工操作投加。该方法的缺点是不能满足连续运行的需要，也就不能随水质水量的变化而及时调整投加量。同时由于在化验室内做烧杯搅拌试验与实际生产中的水力条件差距较大，因此提供的投加率仅能作为实际投加的参考值，不仅不准确，还带来检验投加效果的滞后。为了解决这些问题，有部分水司研究应用模拟滤池法控制混凝药剂的投加，结果表明可达到自动控制投加和及时调整药剂之目的，可以节约药剂10～20%。但由于模拟水力条件和生产实际的差距，必须及时修正相关关系，否则将影响投加的准确性。
　　在药剂自动投加控制方面国内还先后研究与应用过建立前馈数学模型实现计算机自动控制投加。基本控制参数有原水浊度、水温、PH值或碱度、氨氮、耗氧量、水量等6项，基本达到根据原水水量及水质变化及时准确改变投加量。在此基础上又发展出建立前馈与后馈数学模型实现计算机优化自动控制系统，该方法是在前馈数学模型的基础上，又根据沉淀池出水与滤池出水浊度建立后馈控制的数学模型，而建立数学模型法的关键是要建立实用可靠的数学模型和采用多种准确可靠的连续传感器与投加设备。由于国内连续检测仪表与投加设备质量不过关以及在建立数学模型方面所需原始资料准确程度的差异和内容的短缺，使该项技术实施比较困难，不能得到广泛的应用。
　　目前投药控制发展趋势已由多参数控制向单因子控制方向发展。因为单因子控制不要求建立较复杂的数学模型，连续检测传感器单一，管理维护方便，这一技术发展很快。

4、絮凝剂的单因子控制投加

　　投药单因子控制技术是以流动电流投药控制系统和絮凝控制在线检测仪为代表的。
　　流动电流（SCD）投药控制系统是国际上八十年代开始应用的一项新技术，它是传统技术上的一个发展，是混凝投药控制技术的重大突破。该技术是依据混凝理论而产生的。混凝理论认为向原水中投加絮凝剂，使水中胶体杂质脱稳，调节混凝剂的投加量改变胶体的脱稳程度,使之利于后续沉淀。而描述胶体脱稳程度的重要指标是ξ电位，以ξ电位为因子控制混凝剂则成为一种根本性的控制方法。而投药后水体剩余絮凝颗粒的流动电流与ξ电位呈线性相关，因此测其流动电流能克服测ξ电位的困难，并能反映水体中胶体的脱稳程度。据资料显示，原水浊度在10～5000NTU变化、水量变化范围10%～100%，应用该技术收到良好的混凝效果，平均节约药剂15～30%。流动电流（SCD）探测器的使用方法是按生产要求的沉淀水浊度确定一个流动电流值，称为控制系统给定值，计算机控制中心将流动电流的实测值与给定值比较，据此调整投药装置的运行工况，从而改变混凝剂的投量，最终取得具有理想沉淀池后浊度的水。但该仪器在取样系统的可靠性上存在一定问题，主要是由于取样管堵塞造成的；此外需要定期检查与调整SCD控制给定值，使之始终处于最佳状态。其次该方法对于采用有机阴离子高分子絮凝剂时是不适用的。
　　流动电流给定值抓住了影响混凝的主要因素，其它水质、水量、药剂、效能等因素的变化都可体现流动电流单一因子的变化上，从而实现了混凝投药的单因子自动控制。它不仅解决了水厂投药自动控制问题，而且对提高水厂的社会效益起到主要作用。目前我们公司江北水厂即采用流动电流（SCD）投药控制系统。
　　絮凝控制在线检测仪（FIOCmate探测器）是根据水中流动悬浮胶体产生的浊度波动，极灵敏地显示絮体形成状态，可在实验室或现场条件下确定最佳投药量。该方法认为絮凝剂投入水中后水解生成的氢氧化物沉速至最大时，投药量为最佳。投药后氢氧化物生产时，初始浊度会升高，但随着絮凝体的形成浊度又下降，初始浊度为最大值时的投药量可认为是絮凝最佳投药量，因此该仪器把光学方法和微讯息处理计结合使用，连续测定加药后水中絮体的实际情况，同时直接调节混凝剂的投量和调整PH值，从而获得最佳混凝效果。该仪器还特别适合于投药闭路控制系统，根据检测器输出的信号，利用微机内的优选公式，逐步调整混凝剂投加量，直到最佳值为止。正确选择混凝剂投加量和PH值将大幅度节省药剂用量，提高出厂水水质，有良好的社会效益和经济效益。
　　絮凝控制技术有非常广阔的发展前景，因为它直接影响到水处理工艺，是一个重要的技术环节。对先进的絮凝控制技术进行积极引进消化，根据我们实际情况研究可靠的控制方法，缩小我国在混凝控制方面与国外先进水平的差距，是我们的重要任务。

参考文献：

[1] 严煦世 范瑾初　 给水工程（第三版） 中国建筑工业出版社 1995年
[2] 米顿罗易（MILTON ROY）公司　 SCD投药控制系统使用说明书

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张戎（1963—），男，汉族，工学士，给水排水高级工程师，惠州市自来水总公司总工程师，从事城市供水工作二十多年，对给水设计、施工、管理有丰富的经验。联系电话：0752—2816978 e-mail:ZhangRong817@21cn.com