北京市自来水集团有限责任公司通州分公司 北京市 101100
摘要：我国是世界上煤基活性炭消费量最高的国家，尤其在水处理领域使用量最大。若直接将饱和、失效的水处理用活性炭直接废弃，不仅是资源的浪费，还会造成二次污染等问题。本文主要对自来水厂的水处理工艺方法及检测设备管理做论述。
关键词：自来水厂；水处理；工艺方法；检测设备管理
引言
饮用水处理从源头至出厂经过各种管道及不同组合的水处理工艺，以期达到去除杂质，有害物质及微生物的目标，上述前2项主要可借混凝、沉淀、气浮以至过滤等工艺等满足需求，微生物的去除则主要以加氯及后期部分工艺组合达成，但是针对饮用水监测水厂的微生物去除率一般以传统国际检测常规方法为主，缺点是项目相当少，尤其是致病菌及水体存活的细菌群族资料通常无法得知，因此以高通量DNA测序方式检测源头水至出厂水，可以非常清晰的知道微生物以及致病菌群存活情况，同时分析丰度、族群分布、工艺去除效果及季节之间的变化等结果。
1.水处理主要原理
（1）通过一级泵房将原水从水源地进行抽取，首先需要对原水进行混凝工艺的处理，涉及三个方面的流程：一是对原水进行简单形式的预处理；二是进行混合反应；三是使水产生药花。通过混凝剂的加入使水和药进行充分的混合，逐渐形成较大的絮凝颗粒。比较常见的混凝剂主要包含聚合氯化铝以及三氯化铁等药剂。以聚合氯化铝为例，其主要反应原理如下式：
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聚合氯化铝对于水中的杂质具有较强的吸附作用，能够将水当中不能够自行沉淀的杂质进行凝聚，从而形成药花，在自身重力的影响之下进行沉淀。要想水中杂质的快速混凝，就需要通过搅拌的方式促进水和药剂之间的均匀溶合。在完成水的混凝之后通过导管将水引入沉淀池当中，进入沉淀工艺过程。（2）沉淀工艺。在混凝阶段主要就是通过药花的自身重力实现同水的分离，在进入沉淀池之后，沉淀池当中的杂质和污泥等会在池底沉淀，定期从沉淀池当中对污泥、杂质等进行清楚。（3）过滤工艺。滤池过滤主要就是采用活性炭以及石英砂等作为过滤层，从而将水中的一些细小悬浮物和细菌等进行过滤，从而对水进行进一步的处理。（4）消毒工艺。在完成过滤处理之后，水质相对要好很多，但是水中的细菌和病毒仍然存在一定的残留。而消毒工艺就是要将过滤之后的水中仍然残留的细菌进行灭杀。消毒工艺并不是需要完全杀死水中的微生物，仅仅是将有害微生物进行灭杀，对于有益的微生物要保留。通过混凝、沉淀以及过滤、消毒等水处理工艺之后，基本上完成了对水的处理，水质也基本达到国家的相关供水标准。但是，在完成消毒之后到向用户供水的过程当中会因为很多的因素导致细菌的再生，因而在水管末梢还需要保持一定的氯含量，这就能够有效的防止水的再次污染。
2.自来水厂常见的水处理工艺方法
2.1生物预处理法
生物预处理法一般采用物理、生物、化学等手段对自然界存在的水资源进行相关处理。在处理过程中，运用微生物原理对水中的有害物质进行分解，消除磷、锰等有害成分和有机污染物，只有消除这些有害物质才能达到国家饮水安全标准。在水源预处理过程中，还会使用化学氧化、物理吸附与微生物分解等预处理方式，最常见的是生物膜处理法。主要是对能够生存在微生物表面的物质进行处理。生物膜可以显著提高微生物的代谢能力，使其逐渐形成好氧菌、厌氧菌、真菌和藻类。微生物的繁殖能力很强，可以利用生物膜材料分解水中的污染物质，以达到净化水源的目的。对于比较清洁的水源可以通过接触氧化法、生物活性炭和生物滤池等手段开展水资源净化处理。
2.2物理化学法
物理化学方法是利用物理化学原理，去除水中可溶解性污染物。物理化学处理方法可以弥补单纯物理方法的不足之处，可以更有效的分解污染物。常见的物理化学方法有离子交换、吸附、气浮、电渗析等。处理易浮杂质最好的方法是气浮法，向水中通入大量空气气泡，使之与悬浮物互相依附，结合后形成的物质密度小于水的密度，使悬浮物上浮至水面，形成浮渣便于对其进行分离，保障水质相对稳定。
2.3加氯加药间
如果清水池当中的水质还不能够达到国家的相关标准，就需要对水进行进一步的处理。在某市河东水厂当中，经常使用液氯作为给水消毒的消毒剂，因而，对水进行消毒处理的过程也可以称为加氯。结合相关化学反映知识可以得知，氯气本身并不能够起到给水消毒的作用。国家对于自来水当中的氯气含量也有一定的标准，因而在加氯这个过程当中也需要按照标准设定一定的剂量，并检查清水池当中的氯气含量是否符合国家的水质标准。
2.4出水泵站的软件设计
在河东水厂水处理自动化控制系统当中，出水泵站由变频器和水泵所构成。在用户对于用水需求的基础之上对水泵的运行速度以及水泵运行台数进行控制。为了有效的保障供水管道的水压保持在设定值左右浮动，对水泵的调节控制主要包含两个过程，一是加泵过程，二是减泵过程。当用户的用水量相对较小时，变频器会开启一台水泵进行运行，如果用水量出现一定的波动，可编程控制器会结合水泵变频范围对水泵转速进行调节，以保障出水管网的水压。为了保障出水口的恒定压力，实现供水的稳定性，在出水泵站方面主要采用的是恒压供水。
2.5水处理自动化控制系统网络配置
在通讯网络方面可以支持包含PPI、MPI等通讯协议在内的一个或者多个通讯协议。自来水厂水处理的相关PLC子站的分布相对较为集中，根据实际的自动化控制内容，本系统主要选择PPI协议作为上位机和下位机之间的通讯。在实现上位机同下位机之间的通讯时，上位机标准串口时RS232，而PPI通信协议主要是在RS-485硬件基础之上建立的，这就需要通过电平转换器实现上位机同下位机的通讯。本系统选择的是带有RS-485电平转换器的PC/PPI电缆，实现上位机同下位机的互联。相关PLC子站之间具有相同的通讯协议，因而只需要通过屏蔽线相连。
结语
总之，自来水厂在自动化发展方面不断完善，自来水厂的实际运作当中逐渐开始使用各种自动化装置以及仪器仪表等，其主要的目的就是对自来水厂进行全面的自动化管理和控制。在自来水厂的水处理当中实现自动化管理不仅仅是为了最大程度的降低劳动力，更为主要的还是能够通过自动化控制装置能够及时对水处理的情况进行调整和控制，从而保障水处理的高效率，提升水处理的质量。随着自动化控制技术以及自动化控制系统相关设备设施的不断发展完善，自来水厂在水处理的滤池、加药以及脱水等方面的自动化控制技术不断成熟。为了保障自来水厂在水处理方面的高效运行，国内在水处理自动化控制系统当中的通讯和监控等软硬件开发方面仍然需要改进和完善。我国在水处理软件技术方面也存在一些问题，尤其是没有充分结合计算机通讯监控技术对自来水厂水处理的软件系统进行完善，不能够形成一个水处理自动化控制的完整系统。
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