广州市自来水公司现在有7间水厂在运行，供水能力达到400万吨日，水厂一般常规处理工艺：河水经取水泵站提升后，再加药混凝反应沉淀，经过砂滤池过滤后，进入清水池用氯氨消毒以保证管道供水的二次消毒。最后由送水泵站送到用户。
其中加药的效果对于出厂水的水质有决定性的影响，因此加药过程的自动控制是非常重要的。它不但能保证自来水的水质，而且可降低药耗，减少能耗，从而节约成本。
在我国，由于我国各地间原水水质普遍较差，且普遍受到较严重的污染，水质因污染变化较大，使得对水质的精确检测和投药量的控制变得较难。九十年代前后各间水厂陆续采用了多种加药控制系统。目前，全国采用过的加药自动控制方法有数学模型法、模拟法、流动电流法、透光脉动法、FCD图像识别法等。
在国外，尤其是西方发达国家，环境保护较好，水源状况好，水质变化小，因此实现混凝加药控制自动相对较易，一些地方简单的比值控制就能达到较好的效果。现在一般采用基于流动电流的加药自动控制系统。
3.1研究目的
研究来源于广州市自来水公司多间水厂加药系统控制。由于影响加药的因素很多，如原水浊度、原水的色度、上水流速、水温、原水PH值、净水设备的负荷及状态等，很难建立精确数学模型来进行控制。广州自来水公司成立一百年了，在加药自动控制方面曾经尝试了多种控制方法，一直未找到较为理想或较完善的自动控制模式，为了提高广州市自来水公司的水质，降低药耗节约原材料，有必要进行加药系统进行自动控制改造。
3.2主要研究的内容：
3.2.1加药自动控制研究：
控制界面用RSVIEW SE和RSLink在服务器上完成，输入输出和反馈数据通过I/O板和以太网络传输。
控制算法用模糊专家控制算法，利用广州市自来水公司多年来各间水厂原水数据和最近几年来的水质数据进性分析处理，经过提炼和建立一个模糊专家控制数据库，利用这个专家数据库来控制加药泵的运行，通过引入新的监测加药过程的仪表，实现在线的快速自学习自动完善模糊专家控制数据库。从而实现自闭合的加药高自动控制，使其具有高灵敏性、高鲁棒性和高自适应性。
控制程序在RSlogix5000软件平台上完成，采用建立的模糊专家控制数据库进行初步控制，在运行控制调试过程中通过自学习自动完善控制参数。
在实际投入运行后，调整和完善操作界面和控制参数，建立受操作人员接受的控制界面和自动控制方案。
3.2.2新检测参数的研究
（1）增加原水色度检测，完善原水水质检测。现在广州市自来水公司采用的原水浊度仪大多为美国HACH的SS6浊度仪，其测量时会受原水色度的干扰导致测量值比实际值偏低，特别是在高色度时影响明显。通过应用在线的原水色度检测仪，可提高对原水水质的监测，同时可研究出原水色度对加药量的对应关系，使之作为加药自动控制的一个前馈控制参数，完善加药自动控制。
（2）研究工业污染对流动电流检测仪最佳设定点，利用水厂原有的流动电流检测系统和在线原水电导率检测仪，研究电导率与流动电流之间的相关关系，从而使流动电流参数能用来作模糊专家控制数据的快速完善的反馈参数。
（3），研究和安装矾花监控系统，通过图像采集和效果分析，充分与专家讨论研究后建立一个矾花图象标准库系列，研究和开发一套图像分析软件，对实时的矾花图像进行分析处理，得出一个判断混凝效果好坏的综合指标，提供给PLC系统作为模糊专家控制系统的一个反馈信号，改善其反馈系统和反馈时间。达到能对水质变化起到快速反应，迅速达到最优化点，从而节约原材料，确保水质安全。另一方面可提供给值班人员有个直观的判断，在远程手动控制时能方便的调控投药系统，保证安全供水。
4.水厂加药工艺介绍
国内大多数水厂的加药工艺主要有下列几部分组成,如图1所示：
图1:加药工艺流程
Fig1: Coagulation Dosing technological process
加药泵向上水管投加，经快速管道混合器充分混合和进入网格反应池，水中的悬浮物絮凝反应形成粒度较大的矾花，经沉淀池沉淀后形成较清澈的待滤水。
我们根据顺德羊额水厂、北滘水厂调研混凝剂投加相关数据和广州市自来水公司多间水厂的运行经验数据，以及南洲水厂化验室的混凝实验数据，通过数据分析和整理，总结出加药量与各种控制参数之间有以下规律：
图2为：投加的混凝剂为10％浓度的聚合氯化铝；上水管流速为：9800m
3/h；原水pH值为7.3；原水温度为28.6摄氏度；待滤水浊度控制在1NTU以下时原水浊度与加药量的关系曲线图。原水浊度与投加量的关系是一条非线性曲线，在原水浊度在15－25NTU之间加药量最低。随着原水浊度的降低或升高，加药量随之增加。
图2: 加药量与河水浊度的关系曲线
Fig 2:the relation curve of coagulation dosing and river water’s turbidity
图3为南洲化验室所做的混凝沉淀效果试验投聚合氯化铝与原水pH值之间的关系曲线图：其中混凝剂为10％浓度的聚合氯化铝，搅拌速度为900转/分钟，原水浊度为18.2NTU下的试验曲线。原水PH值对加药效果有很大影响，PH值太低或太高严重影响加药量。
图3: 加药量与河水PH值的关系曲线
Fig 3:the relation curve of coagulation dosing and the pH value of river water
图4为投加的混凝剂为10％浓度的聚合氯化铝；上水管流速为：9800m3/h保持不变；原水pH值为7.3；原水温度为28.6摄氏度；原水浊度为16.2NTU左右时加药量与待滤水浊度的关系曲线图。在平流沉淀池工艺下，过量投加会使待滤水浊度缓慢上升。
图4: 加药量与待滤水浊度的关系曲线
Fig4:the relation curve of coagulation dosing and turbidity of pre-filter water
对于采用平流沉淀池的水处理工艺，从实际运行的经验可得出在南洲水厂的取水流量范围内，加药量与上水管流速基本成正比例的关系，即流速越大，所需的加药量越大。
对于采用平流沉淀池的水处理工艺，从实际运行的经验可得出加药量与原水温度基本成反比例的关系，即温度越高，混凝反应越激烈，混凝效果越好，因此所需的加药量越小。
（6）加药量与原水色度关系
由于色度大小会干扰在线浊度仪的测量,导致原水浊度的测量会因原水色度的增加相对实际值的误差会增加，因此从表象来说，加药量会跟随色度的增加而增加。由于我公司尚未有在线的原水色度检测仪，要想精确的了解色度与加药量的关系，还需作进一步的实验和运行观测。
6.结束语
通过对日常生产的数据整理分析，可得出我们需要的有用数据，关键是要善于结合实际情况对历史数据进行分析判断，还可利用有效的计算机数据分析软件进行辅助分析。往往可事半功倍。
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