WTW汙泥界麵儀(yi) ：用於(yu) 自來水廠混凝沉澱池的應用報告

原水經投藥、混合與(yu) 絮凝後，水中懸浮雜質已形成粗大的絮凝體(ti) ，要在沉澱池中分離出來。對某些工業(ye) 用水（例如冷卻水），允許渾濁度較高，經混凝沉澱後即可使用。但對城市水廠，出廠水要求渾濁度在 1 NTU 以下，故必須經過澄清工藝中的過濾處理，混凝沉澱池的出水渾濁度一般宜在 5 NTU 以下，有的可達 2 NTU 左右。混凝沉澱池為(wei) 泥水分離工藝，泥鬥沉積水中絮凝體(ti) ，澄清上清液進入後續工藝。用戶需要了解混凝沉澱池中的實際泥位，進而精確控製排泥周期，達到既可以防止底部沉澱上浮影響出水質量，又盡量讓泥鬥累積較高的泥位，以減少後續汙泥脫水的能耗。

背景介紹

重慶某自來水廠原水取自長江重慶流域的上遊，采用混凝沉澱池去除原水中的懸浮固體(ti) ，工藝流程圖如圖 1 所示。原水加聚合氯化鋁（PAC）後在反應區進行絮凝反應，反應區出水進入過渡區，過渡區水流從(cong) 上向下流經整流格柵穩定水流後，出水進入後續斜管沉澱池，期間有絮凝體(ti) 沉降至下方泥鬥，過渡區底部為(wei) 錐形泥鬥，在下方設置排泥泵和排泥管，通過人工控製閥門開關(guan) 排沉澱汙泥。用戶以前通過固定排泥周期和排泥時間安排過渡區位置排泥，一般 3-5 天排一次泥，每次排泥時間為(wei) 30 秒。通過排泥時水流聲音不同判斷是否完成排泥，未進行過內(nei) 部泥位測量。用戶希望可以有無人值守的在線汙泥界麵儀(yi) ，實時掌握沉澱池的汙泥界麵情況。同時也希望後期可以聯動自控係統，進行智能的排泥控製。

圖 1：水廠混凝沉澱池工藝流程圖

WTW在線汙泥界麵儀(yi) 簡介

IQ Sensor Net 係列數字式分析儀(yi) 器由控製器、電纜和探頭組成一套完整的測量係統。DIQ/S 282 控製器用於(yu) 係統供電、係統設置、探頭操作、數據顯示和存儲(chu) 、數據輸出等。其主要功能如下：

·彩色大屏，有中文操作菜單

·一個(ge) 控製器最多可以連接 2 個(ge) 傳(chuan) 感器，最多同時顯示 10 個(ge) 測量參數

·可以設置密碼保護，有報警功能

·有 USB 接口，可下載測量數據

·有模擬、數字等多種測量結果輸出方式

·防紫外光損傷(shang)

IFL 700 IQ 是 WTW 的探頭式、超聲波法測量汙泥界麵的儀(yi) 器。探頭發出超聲波信號，根據回波強度及時間，來檢測其中的泥水分界麵。探頭內(nei) 置濾除雜波軟件，是一款數據準確、操作簡單的儀(yi) 器，廣泛應用於(yu) 汙水處理廠、自來水廠等相關(guan) 的工藝控製過程。

·智能信號處理

·開機即用

·詳盡的回聲圖譜界麵，直觀監控汙泥狀態

·無需維護的清潔係統

·無耗材，無需更換備品備件

汙泥界麵測量原理

IFL 700 IQ 汙泥界麵探頭采用超聲波測量原理，超聲波經由超聲波探頭發出，當超聲波遇到相界麵時會(hui) 發生全部或部分的反射，而其反射強度是由兩(liang) 相物質密度決(jue) 定的（如水與(yu) 汙泥界麵、汙泥與(yu) 池底界麵）。如此，不同相界麵所產(chan) 生的不同反射強度的超聲波被反射回汙泥界麵探頭，通過反射間隔時間計算出界麵與(yu) 探頭的距離。不同於(yu) 光學汙泥界麵監測係統，IFL 700 IQ 提供的超聲監測展現出成本低、維護少和數據可用性高等優(you) 勢。

智能信號處理

來自固定或移動處理設施或其他處理活動的反射信號常常會(hui) 對測量造成幹擾。雖然臨(lin) 時性活動例如撇渣器移動所帶來的幹擾可以通過信號過濾等傳(chuan) 統方法排除掉，但持續的幹擾信號時常被錯誤地計算在測量值內(nei) 。針對這一難題，WTW 將智能信號處理技術應用於(yu) IFL 700 IQ。探頭具備一個(ge) 特殊的信號識別模式，能夠辨別出幹擾信號。其自動分析和智能濾波功能，將無用信號序列在監測模式下自動排除，提供給用戶可靠的數據。

儀(yi) 器配置及安裝

選擇安裝汙泥界麵儀(yi) 的位置為(wei) 混凝沉澱池過渡區泥鬥上方，因內(nei) 部有整流格柵，需要將整流格柵打孔後，將探頭插入格柵以下，如圖 2 所示。現場采用的是 DIQ/S 282 控製器配置，選型配置清單見表 1。

表1：在線汙泥界麵儀(yi) 選型配置清單

除了以上儀(yi) 器部件，還需要根據現場安裝需求選擇安裝件。在此次試用中，選用的是安裝簡單方便的鏈式安裝方式。實際使用中，推薦使用固定式安裝，因為(wei) 此工藝中需要給整流格柵打安裝孔，再將探頭插入安裝孔後測量，當正常運行時，水會(hui) 沒過整流格柵，若需要將探頭拿出清洗等，鏈式安裝會(hui) 由於(yu) 水的浮力導致探頭無法快速插入原有的安裝孔。

圖 2：在線傳(chuan) 感器安裝示意圖

儀(yi) 器設置

水廠混凝沉澱池去除的為(wei) 原水中的顆粒物，在這種應用的情況下，IFL700 IQ 調試很簡單，僅(jin) 需要設置正確的水深、探頭浸入深度和回聲形式、水溫和測量模式。其他參數保持默認設置。

·測量模式：用戶關(guan) 注的為(wei) 汙泥高度，即泥麵到池底的距離，所以測量模式設置為(wei) 泥高。

·回聲形式：混凝沉澱池選擇最頂層。

·水深：水麵距池底距離，將水深設置為(wei) 4.4m。

·探頭浸入深度：探頭底部距水麵距離，探頭需深入整流格柵下方，所以為(wei) 2.35m 浸沒深度。

·水溫：按進水水溫估計，設置為(wei) 20℃。

儀(yi) 器性能測試

為(wei) 探究儀(yi) 表是否有較好的準確性和穩定性，以保證工藝運行達標，我們(men) 做了儀(yi) 器在線值與(yu) 排泥時間的比對。在線汙泥界麵傳(chuan) 感器於(yu) 2022 年 4 月 8 日至 2022 年 6 月 28 日連續測試 80 天，記錄間隔為(wei) 1 分鍾，期間未進行任何手動清洗等維護工作。

4 月 8 日至 4 月 13 日期間，未排泥，汙泥界麵為(wei) 0.2m，這是因為(wei) 在錐形泥鬥底部有排泥泵，泵高 0.2m，當泥位低於(yu) 0.2m 時將顯示為(wei) 0.2m泥高，考慮到安裝時為(wei) 池水全部排空，這種緩慢泥位累積的表現是正常的。4 月 13 日後泥位慢慢升高。4 月 21 日排泥，泥位沒有明顯下沉，泥位未持續升高。可以看出從(cong) 4 月 30 日後泥位累積的速度較快，之後的幾次排泥，在線儀(yi) 表都有明顯的數據下沉的表現（如 5 月 13 日等），與(yu) 用戶排泥時間一致。汙泥界麵儀(yi) 為(wei) 實時數據，可以直觀展示給用戶被整流格柵蓋住的泥鬥中泥位狀況，幫助用戶選擇排泥時間，以便在合適泥位排泥，保障工藝穩定運行的同時，減少排泥次數。在 5 月 14 日至 5 月 30 期間，有偏高的異常值，後又好轉，是因為(wei) 這個(ge) 階段用戶手動調整探頭位置，可能導致的浮泥現象，可以忽略。汙泥界麵儀(yi) 可幫助用戶發現沉澱池異常，以便及時調整工藝。期間，5 月 16 日用戶反應按原本排泥時間 30  秒，根據在線儀(yi) 表數據發現排泥隻能排到 0.5m 左右的高度，無法繼續下降。5 月 17 日將排泥時間增加為(wei) 120 秒，儀(yi) 表顯示可以排至 0.22m。推斷是由於(yu) 之前的排泥時間較短而且排泥速度較快，不足以把錐形泥鬥下方積泥排淨，需增加排泥時間才能排空。在線汙泥界麵傳(chuan) 感器幫助用戶了解實際泥位，數據有效性高，穩定性好。傳(chuan) 感器自帶無需更換的刮片，可進行氣泡及汙垢的清潔，在應用過程中基本無需維護。

結論

2022 年 4 月 8 日至 2022 年 6 月 28 日連續測試 80 天，WTW 汙泥界麵探頭 IFL 700 IQ 於(yu) 自來水廠混凝沉澱池進行汙泥界麵監測，在線數值符合實際運行工況，得到用戶認可。

沉澱池的泥鬥上方為(wei) 整流格柵覆蓋，用戶無法得知內(nei) 部泥位變化，僅(jin) 通過固定時間和經驗值進行判斷，排泥時間無法精確控製。在線儀(yi) 表提供連續測試數值，不錯過峰值或異常，提供完整的泥位信息，可以更好的指導工藝和預警。在實際控製過程中，儀(yi) 器可以幫助他們(men) 進行排泥控製。排泥控製一般有兩(liang) 個(ge) 控製點，一個(ge) 是高限值，即泥位升到什麽(me) 位置開始排泥；另一個(ge) 是低限值，即排泥到什麽(me) 程度可以排泥停止。

·高限值：用戶可以根據在線泥位計實時數據“看到"泥鬥中泥的累積情況，控製在合適的泥位排泥，以達到既不會(hui) 有浮泥影響出水濁度，又可以讓泥累積到一定高度再進行排泥，節省後續汙泥處理能耗。

·低限值：用戶可以通過實際排泥經驗進行排泥控製，例如本次試用中根據儀(yi) 表顯示，之前排泥 30 秒隻能將泥位排至 0.5m 左右， 但當排泥時間增加到 120 秒時，儀(yi) 表顯示排泥可排至 0.22m。水廠可以根據實際運行情況選擇合適的排泥時間。在線儀(yi) 表為(wei) 後續進行精確排泥控製提供相同基準的實時數據，避免人員誤差的產(chan) 生。

WTW 汙泥界麵探頭 IFL 700 IQ 內(nei) 置的智能分析係統，高精度分辨雜波的幹擾並優(you) 化去除，從(cong) 而實現更精準的泥位區分，這是取得精準數據的關(guan) 鍵。而高質量的監測數據，是確保精準排泥的保障。同時，探頭自帶氣泡清洗裝置，終身無需更換備件，極大地方便用戶使用和維護。