一、企業(yè)概況
城北水廠建于1997年,是一座引進西班牙政府貸款建設的先進自動化水廠，廠內(nèi)的設備大都是從國外進口的現(xiàn)代化設備,是當年南京市的十大重點工程之一。
城北水廠的設計規(guī)模為日產(chǎn)50萬噸。2000年，建成一期工程，每天可以供應25萬噸自來水，大約占南京市總供水量的五分之一。主要供應南京城東地區(qū)，包括亞東新區(qū)，棲霞、燕子磯、邁皋橋、鎖金村等地。
源水（江水）由一泵房經(jīng)斜流泵送至凈水廠，首先進入配水井，配水井后設有靜態(tài)混合器，混合后的水被均勻分配到兩側(cè)折板反應池，（每側(cè)分為三組，每組分為平行的五格），沿著流程依次采用了異波折板、同波折板、平板工藝。
反應池出水經(jīng)穿孔花墻整流進入沉淀池。沉淀池采用了平流沉淀工藝。沉淀池分在廊道兩側(cè)，每側(cè)兩座，每座用導流墻隔成平行兩格。
沉淀后的水通過不銹鋼指形穿孔集水槽收集后進入濾池，濾池采用的是V型濾池工藝。濾池每組有十四格，對稱分布在管廊兩側(cè)。
濾后水通過DN1800mm的清水管進入容量為2.5萬m3的清水池（共兩座，一期一座），在進清水池之前，進行后加氯。清水池中的水經(jīng)DN2000mm的管道流到二泵房吸水井。二泵房內(nèi)設計有五臺臥式離心泵機組基礎。有兩臺采用變頻調(diào)速裝置；一期三臺，（2003年又增加一臺）滿負荷時兩用兩備。壓力水通過兩根DN1500mm和一根DN1200mm的管道進入城市管網(wǎng)。
整個制水過程就像一條流水線，將年平均濁度140NTU的江水處理成0.2NTU以下的出廠水供給市民。目前我公司的出廠水濁度標準是0.2NTU以下。
供電電源設計為兩路35kV進線，兩臺主變?nèi)萘糠謩e為8000kVA，變電站控制系統(tǒng)采用了國電南自的微機保護裝置，實現(xiàn)了變電站的無人值守與遠程操作。
控制系統(tǒng)采用了美國AB公司的集散控制系統(tǒng)，全廠共6個PLC分站分設于一泵房、加礬間、加氯間、反沖泵房、二泵房以及污泥泵房，一期7個SLC分站為濾池專用。一泵房機泵根據(jù)清水池水位自動調(diào)節(jié)，自動加礬采用了SCD單因子控制法，加氯、過濾、反沖洗也采用了國際先進的控制方法，二泵房機泵根據(jù)管網(wǎng)壓力自動調(diào)節(jié)。作為一個自動化程度很高的水廠，人員配置與同規(guī)模水廠相比得到了很大的簡化，維持正常運行每班僅需4人，體現(xiàn)了先進技術的優(yōu)勢。
由于自動化水平的提高，在設備、儀表的配置上也達到了比較先進的水平，過程控制用儀表大多由外方直接配套進口。如我廠檢測水質(zhì)用的在線式濁度儀、余氯分析儀、PH儀、流動電流儀等?？刂苾x表采集的數(shù)據(jù)又經(jīng)過各個PLC子站，上傳到中心控制室，使值班人員對實時動態(tài)數(shù)據(jù)可以隨時了解。有了先進檢測設備的幫助，使我廠的自動化生產(chǎn)水平走上了一個新的臺階。
二、自動化儀表在水處理系統(tǒng)中具有重要的位置
在現(xiàn)代化的凈水廠中，每一個生產(chǎn)過程總是與相應的儀表及自控技術同時出現(xiàn)和存在的。儀表能檢測各工藝參數(shù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可進行手動或自動控制，從而協(xié)調(diào)供需之間、系統(tǒng)各組成部分之間、各水處理工藝之間的關系，以便使各種設備與設施之間得到更充分更合理的使用。同時由于檢測儀表測定的數(shù)值與給定數(shù)值可連續(xù)進行比較，發(fā)生偏差時，立即進行調(diào)整，保證水處理質(zhì)量。根據(jù)儀表檢測的參數(shù)，能進一步自動調(diào)節(jié)和控制藥劑投加量、水泵機組的合理運行，使管理更加科學化。由于儀表具有連續(xù)檢測、越限報警的功能，便于及時處理事故，儀表還是實現(xiàn)計算機控制的前提條件，所以在先進的水處理系統(tǒng)中，離不開自動化儀表?？梢哉f：自動化儀表是自動化控制系統(tǒng)的“眼睛”。
三、水處理系統(tǒng)常用儀表的分類
給水工程所用儀表大致可分為兩大類：一類屬于監(jiān)測生產(chǎn)過程物理參數(shù)的儀表，如檢測溫度、壓力、液位、流量等。另一類屬于檢測水質(zhì)分析的儀表，如檢測水的濁度、pH值、余氯、SCD值、溶解氧、COD等。這些專用儀表在我國發(fā)展比較晚，因此，監(jiān)測水質(zhì)分析儀表選用國外先進設備，從長遠觀點看是比較經(jīng)濟、可***的。檢測儀表的好壞，直接關系到給水自動化的效果。我廠用于檢測水質(zhì)分析用的儀表（包括化驗室用臺式儀表）都是選用進口儀表。如美國HACH公司的1720D、1720E、SS6、2100N、2100P濁度儀、CL17余氯分析儀；美國米頓羅公司的SC5200型流動電流檢測儀等。
四、水廠自控系統(tǒng)的構(gòu)成模式及監(jiān)測參數(shù)
1.構(gòu)成模式
水廠自動控制系統(tǒng)采用了美國AB公司的集散控制系統(tǒng)，由水廠中心控制室和現(xiàn)場監(jiān)控兩級系統(tǒng)構(gòu)成，全廠共有6個PLC分站分設于一泵房、加礬間、加氯間、反沖泵房、二泵房以及污泥泵房，按集中管理、分散控制的原則進行監(jiān)控。各分站儀表的監(jiān)測數(shù)據(jù)均送到計算機系統(tǒng)，可在中心控制室計算機上記錄、顯示、打印、報警。有些數(shù)據(jù)還須遠傳給總公司調(diào)度中心。
2.監(jiān)測參數(shù)
一泵房分站監(jiān)測參數(shù)
水質(zhì)參數(shù)：源水濁度、pH值、水溫、溶解氧、COD等。
運行參數(shù)：壓力、吸水井水位、源水流量等。
加礬間分站監(jiān)測參數(shù)
水質(zhì)參數(shù)：沉淀池出水濁度、SCD值。
運行參數(shù)：沉淀池水位、流量、藥池液位、濃度
加氯間分站監(jiān)測參數(shù)
運行參數(shù)：濾池出水流量、壓力、加氯量
反沖泵房分站監(jiān)測參數(shù)
水質(zhì)參數(shù)：濾后水濁度、余氯
運行參數(shù)：濾池水位、水頭損失、反沖洗水流量、沖洗強度
二泵房分站監(jiān)測參數(shù)
水質(zhì)參數(shù)：出廠水濁度、余氯
運行參數(shù)：出廠水壓力、流量、清水池水位、吸水井水位等。
五、主要水質(zhì)分析儀表的工作情況
美國HACH公司的1720D、1720E、 SS6散射濁度儀
水在光照下清徹透明，沒有任何懸浮雜質(zhì)或膠體雜質(zhì)，濁度為零，（實際中沒有零的水約為0.01或0.012NTU）反之為渾濁。濁度就是水體渾濁程度的度量，也就是水體中存在細微分散的懸浮性粒子，使水透明度降低的程度。濁度儀就是測量水體渾濁程度的儀器，它主要用于對水質(zhì)的監(jiān)測。
濁度對于給水和工業(yè)水處理來說都是一個至關重要的水質(zhì)指標。降低濁度的同時也降低了水中的細菌、大腸菌、病毒、隱孢子蟲、鐵、錳等。研究表明，當水中濁度為2.5NTU時，水中有機物去除了27.3%，濁度降至0.5NTU時，有機物去除了79.6%，濁度為0.1NTU時，絕大多數(shù)有機物予以去除，致病微生物的含量也大大降低。特別是對于自來水行業(yè)，濁度指標非常關鍵。2007年頒布自來水標準要求飲用水出廠水要達到0.5NTU以下；南京市自來水總公司出廠水濁度要達到0.2NTU以下，沉淀水濁度控制在3NTU左右，濾后水控制在0.1以下。
在自來水廠濾前、濾后、沉淀和出廠水監(jiān)測中，主要是運用在線式濁度儀的連續(xù)監(jiān)測，需要用到HACH公司生產(chǎn)的SS6、1720E、1720D在線式濁度儀參與自動控制，以及自動加藥系統(tǒng)的信息反饋。
水廠負責供應居民生活用水和工業(yè)用水。供水的質(zhì)量直接涉及人民的健康安全和食品、釀造、醫(yī)藥、紡織、印染、電力等各行各業(yè)的正常生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。濁度是一項很重要的水質(zhì)指標。因此對濁度儀的選擇顯得尤為重要。濁度儀可分為目視濁度儀和光電濁度儀兩大類。光電濁度儀就其用途又可分為工藝監(jiān)控（連續(xù)測定）濁度儀和實驗室（包括便攜式）濁度儀，就其設計原理，光電濁度儀又可分為透射光濁度儀和散射光濁度儀。
由于散射光濁度儀，對水的低濁度有較高的靈敏度，精確度高，相對誤差小，重復性好，水的色度不顯示濁度，且散射光與入射光強度比可呈線性關系。故1992年9月世界衛(wèi)生組織公布《飲用水水質(zhì)準則》中規(guī)定散射光濁度儀作為測定儀器。同時“供水行業(yè)2000年技術進步發(fā)展規(guī)劃”中已明確規(guī)定Ⅰ類水司管網(wǎng)水濁度指標為1NTU。
水廠常用的HACH公司的1720D、1720E、SS6系列濁度儀即是散射光濁度儀。我廠在沉淀水、濾后水及出廠水的測量中，都采用了1720D、1720E濁度儀。使用中水樣連續(xù)流入濁度儀，流經(jīng)脫泡器以排空水流中的氣泡，然后水樣進入濁度儀的中柱內(nèi)，上升至測量室中，浸在水樣中的光電管測量水中懸浮固體90度方向的散射光，散射光的量與水樣中的濁度成正比。而且1720系列不用樣品池，這樣可減少集散光，提高測量精度。我們在日常維護中控制采樣水流速在250－－-750ml之間，用秒表、量筒測量。流速過小會影響儀表準確度。定期清洗濁度儀采樣部分，包括采樣管、脫泡器、光電管、燈泡、透鏡等以保證采樣水不被污染。定期校驗，做好儀表巡視和校驗記錄跟蹤儀表工作情況。
測量源水等高濁度水多采用SS6系列表面散射式濁度儀，它是將光束射在液體表面，測定來自液面的散射光，避免了光學系統(tǒng)與水樣接觸，消除了清洗流通池帶來的信號丟失。SS6的測量范圍為0-9999NTU，一般地表水廠的源水濁度均在此范圍之內(nèi)。流進儀表的采樣水流量的控制很重要，因為水的濁度高，流速低時水中的泥沙容易沉淀堵塞水管，我們一般將水量控制在1—2L/min.這樣在采樣池頂端溢水口形成一個平滑的液面，沒有氣泡產(chǎn)生，沒有波動，儀表數(shù)值準確，工作正常。
美國HACH公司的CL17余氯分析儀
CL17余氯分析儀每隔2.5分鐘從樣品中采集一部分液體進行分析。當采樣水進入儀表比色皿中進行空白吸光度的測量時，儀表可以對任何干擾或采樣水原色進行補償，并提供一個自動零參考點。試劑在該參考點處加入并逐漸呈現(xiàn)紫紅色，隨即儀表會對其進行測量并與零參考點進行比較。水體中的余氯（次氯酸和次氯酸根）在PH值介于6.3-6.6時會將DPD指示劑氧化成紫紅色化合物。顯色的深淺與樣品中余氯含量成正比。針對余氯的緩沖溶液可維持適當?shù)腜H值。儀表就是這樣工作的。儀表廠家提供了詳細的安裝說明。儀表裝好后須設定參數(shù)，選擇量程、添加試劑就可以正常工作了。平時維護量不大，定期更換試劑和管道，定期清洗色度計室，保持儀表正常工作。
六、總結(jié)
1. 要實現(xiàn)水廠的現(xiàn)代化管理，必須使用自動化儀表。
2. 選用儀表時應做到：穩(wěn)定可***，操作簡單，安裝方便，能連續(xù)測量，反應靈敏，便于維護。
3．在儀表日常巡視中要檢查采樣水流速，緩沖液用量以及儀表報警燈是否亮，還要聽儀表工作時是否有異常聲響。
4. 管理人員平時應注意技術資料的收集、整理，以便于吸收消化。
5. 水廠建成通水后，儀表正常投入使用，管理人員應對儀表的使用情況做跟蹤調(diào)查，了解儀表的工作情況，及時總結(jié)經(jīng)驗，以利于今后的工作日趨完善。