二次供水余氯补加装置的研发与应用

【摘要】：二次供水设施的广泛使用有效缓解了高层建筑供—用水矛盾,已成为城镇供水系统的重要组成部分。但是在二次供水设施处极易发生二次污染,对用户的饮水安全有潜在的威胁。二次供水水质变差主要包括供水系统末端余氯损耗严重,水箱内发生二次污染,水力停留时间过长等原因。本研究采用理论研究与实验验证相结合的研究方法,以次氯酸钠溶液作为消毒剂,并结合二次供水系统的特点构建一种基于增量式PID控制的二次供水水箱加氯消毒系统,系统通过离散化控制实现周期性地反馈调节次氯酸钠的投加量,最终达到稳定控制水中余氯的目的。系统采用多管路投加的方式,以水箱的进水口为主要投加点,根据进水量大小采用按比例投加的方式进行加氯;以水箱出口处为辅助投加点,当水箱出口处水中余氯浓度偏低时,按照模糊控制进行补加氯。在系统进行加氯的过程中,不断检测、分析水箱出水端的余氯浓度,周期性的反馈调节加氯量。本系统主要解决目前二次供水系统普遍存在的水质问题,尤其是供水末端水中自由性余氯不足的问题。将研发的二次供水余氯补加装置及配套的系统应用于西北某市的二次供水设施,分别进行加氯消毒和余氯补加试验研究,从而对系统运行的稳定性和余氯控制效果进行优化和完善。主要的研究结果与结论如下:(1)在进行加氯消毒的过程中,应将余氯浓度作为主要控制指标,保证用户龙头水余氯基本达标。将浊度作为一般性控制指标,要求加氯后水的浊度不发生异常。(2)用户的用水模式是导致系统运行不稳定(余氯浓度突变)的最主要原因。分析用户的用水模式,根据其用水特点制定相应的投加模式可以增强系统运行的稳定性。(3)针对用水对加氯效果的影响进行相关优化后,系统具有较强鲁棒性,系统运行稳定性得到明显的改善。将水箱出口处水中余氯浓度控制在0.13 mg/L左右,用户龙头水余氯达标率在95%以上。(4)以一个投加周期内水箱的补水量作为投加周期控制的依据可以加快系统反应的速度。针对投加周期的控制进行相关优化,可以缩短反馈调节的周期,减少系统反应的惰性。将水箱出口处水中余氯浓度控制在0.10 mg/L左右,用户龙头水余氯达标率在96%以上。(5)对系统运行的稳定性和余氯控制进行优化后,基于该系统的余氯补加装置能够适用于各类水质、水量变化较大的二次供水系统。对目前城市供水管网末端等区域遭到破坏的水质具有明显的改善作用,能够为用户的龙头水提供一定的水质保障效果。