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【摘 要】 在线检测仪表应用于水厂中主要是为了对水处理工艺中各个环节浊度、pH等指标的检测，以实现对水质的控制。在线仪表在水厂自动化控制系统中的应用较晚，应用技术还有待进一步完善，基于此，本文对当前水厂自动化系统中主要仪表的功能及应用情况进行了介绍。
【关键词】 水厂;自动控制系统;在线检测仪表;应用
自动化系统中的在线仪表是水厂生产中的重要设备，在水质监测中发挥着非常重要的作用保证了水厂的供水安全及供水质量，提高了水厂的经济效益与社会效益。目前我国的自来水水处理大都实现了自动化，对检测仪表提出了更高的要求，以保证水厂生产的正常运行。
1 自来水厂主要仪表类型
1.1温度仪表
在自来水处理工艺中，需要进行温度检测的对象有接触氧化罐、生物活性炭罐。一般情况下，接触氧化罐内水温度较高时，水中的污染物易于氧化。如罐内的水温度较低时（<15℃），可以适当调整曝气量，增加进入接触氧化罐内的空气数量。对于生物活性炭罐，其罐内水的温度变化对于水质处理的影响更为明显。因为水中的微生物特别适宜在较高温度下（20℃左右）繁殖。这样，可有大量的微生物对水中的有机物进行降解。如温度低，效果欠佳。这时可适当调整水在生物活性炭罐内的停留时间。所以，对这两个罐设置温度检测有助于掌握工艺运行情况，调整工艺参数。
1.2液位仪表
当液位低到一定值时，自动开启阀门进行加料。当液位上升到高值，自动关闭阀门，停止加料。但对于接触氧化罐，生物活性炭罐就不适合用浮球式液位计。因为这两个罐体内的水位变化范围大，尤其像接触氧化罐，由风机将空气从罐的底部吹入罐中，使罐顶部的水面呈翻滚状态，浮球必然随之上下摆动。再则，水面上常漂浮着一些杂质，时间一久，就会影响浮球的动作。
1.3流量仪表
在自来水处理工艺中设置流量仪表主要起积累所处理的水量和掌握运行中水量变化的作用。一般可在两个位置上设置流量计：未处理水进口处和处理后水排放处。由车间排出的水一般是通过明渠水道进入自来水处理站，这时可在水进预沉池的入口处加一台明渠流量计。
1.4分析仪表
在接触氧化罐内，水中的含氧量是最重要的工艺参数之一。而此参数一般只能在运行现场测定，这就需要在接触氧化罐内设置溶氧测定仪。溶氧仪分传感器和信号转换器两部分。传感器直接安装在接触氧化罐内，信号转换器一般装在仪表盘上。由于传感器是根据其顶部的全氟丙烯薄膜在银电极与铜电极之间的电化学作用，将薄膜表面的氧分子浓度转换为电信号。由于一般的溶氧仪传感器无自动清洗装置，所以在使用中应定期更换全氟丙烯薄膜，定期擦洗铅电极与银电极，还要定期更换液膜内的KOH，否则就要影响测试。
2 自来水厂工艺流程与仪表
自来水厂的任务就是对水源进行加工处理，使水质符合生活或部分工业用水的各种要求。常见制取自来水的过程主要分为几个步骤：混凝、沉淀、过滤、消毒和存储，工艺流程图如下所示：
2.1进水流量计
目前测量液体的流量计主要有：电磁流量计;超声波多普勒流量计;明渠流量计等。自来水处理厂进水流量计，一般安装在水泵房到沉沙池之间的管道上。由于管道内的水要压到初次沉砂池上，因此管道内有一定的静压。这样就排除了明渠流量计的选用。电磁流量计的特点是精度高，稳定性好。进水流量计在选型上首先要考虑精度和稳定性，选用电磁流量计为最佳选择。选用电磁流量计仪表时，在同类产品中要尽量选用精度高、性能好仪表。这样由于安装条件及工艺条件限制，实际精度降低后还能满足使用要求。
2.2流入水与初次沉淀
自来水厂都要有PB、氧化还原电位（ORP）、电导率和溶解氧等水检测仪表。如果水中带有很多固体物质的话，那么，电导率、pH和ORP这些感测器要结实可靠并且其外形轮廓要小。活性污泥的生物新陈代谢过程对于这样一些物质，例如酸、碱金属氧化剂、还原剂和盐类是很敏感的。如果其中的某一种物质或它们的混合物的量超过流入水的一定的含量时，就会使生物的新陈代谢速率大大降低和生命周期大大缩短。
2.3曝气过程
水处理的曝气过程需要测量溶解氧（DO）和连续取样残余氯。这种测量场合要用一种沉入水中的带有自动清洗装置的感测器。自动清洗装置除附着在感测器上的悬浮固体。
2.4流出水的监测
由污泥池流出水的监测包括带透孔的DO和残余氯监测器在水处理过程中，彻底杀死细菌这一步是很重要的。如果做到了这步，处理后的水可以排放到过滤池或排出口。
2.5第三级处理
在新建的水处理厂，有时要有第三级的处理以便除去微量的PO4和CO3。需要监测的参数有：pH、残余氯和溶解氧。由于处理的水流量大，必须保证，监测仪表有足够大的检测能力。要用浸没式的pH或DO感测器。为了得到正确的控制，这些感测器的安装位置要接近于设备，而不是靠近出口。
3 自来水厂仪表安装
检测仪表安装是設计内容的一部分如果一切工作都顺利进行，在正常的施工过程中，安装配管。最后安装仪表，作为整个施工作业的一部水为了避免仪表设备在施工中受到损坏，仪表设备必须在重型设备安装之后安装，并保证安装后的仪表是能够接近的。
除了仪表位置的可接近之外，所选择的仪表安装位置还必须不至于引起其他的问题。例如，如果pH计安装在溢流堰下流，可能会受到湍流影响，因此产生的气泡和充气作用将影响到pH计的，难读数不准。溶解氧（DO）感测器要安装在具有足够大流速的液流中（流速至少1.6英尺/s），否则不容易得到精确的读数。
仪表的现场配线也是重要的。电导率感测器测量电阻值（Ω），它的连线必须要短（在感测器和仪表之间的连线一般为500～1000英尺），以便减少误差。反之，pH计的感测器包含有一个前置放大器可以使用长的连线。仪表电缆要离开电源线，以便消除电力干扰。
4 自来水厂仪表的日常维护
4.1清除附着在感测器上的污物
在水处理过程中的不同阶段都要除去附着在感测器上的污物。在第一和第二阶段，感测器上可能附着有流入水中的油类物质。污泥池中流出水经常包合有少量悬浮固体。这些物质以薄膜形式附着在pH和DO感测器上。在有三级处理的厂中，在线仪表还会受到在再碳酸化过程中产生的碳酸盐酯附着层的影响。
4.2传感器清洗
每周专人用自来水（或蒸馏水）清洗传感器上的污垢，以保证测量的精确性。清洗时要断电操作，但不用把探头与控制器分开。长时间停机时，需将传感器与控制器分开，同时将传感器从安装支架上拆除，清洗后擦干，保存于干燥避光通风的环境中。控制器长时间不使用时必须从安装架上拆除，清洗干净后保存于干燥避光通风的环境中。
4.3特殊仪表的维护
钠表维护应注意：①检查缓冲液试剂瓶，试剂刻度不能低于满瓶的3/4，试剂不足时及时补充;②检查参比电极的参比液，及时补充;③当钠离子溶液低于1ppb时，进行两点标定前可以进行蚀刻和再生。
硅表维护应注意：①进行观察检查（具体内容见仪表操作手册），判断分析仪是否工作正常;②每月彻底清洗试剂和标准液瓶，更换试剂和标准液;③检查样品过滤器，如有必要进行更换。
5 结语
依靠必要的在线仪表可以迅速地了解自来水在被处理过程中有关参数的变化，进行直接或间接地控制。目前在线仪表在自来水厂自动化控制中应用越来越广泛，合理地使用在线仪表，能够为供水水质提供有力保证。另外，适当增加闭路电视监视系统，对一些关键生产场所进行直接监视，可为安全生产提供更有效保障。
参考文献：
[1]孙楠.自动化检测仪表在自来水厂中的应用[J].黑龙江科技信息，2012，（03）：39.
[2]高世鳌.浅谈自来水厂计量监测仪表的配置和管理中的几个问题[J].计量与测试技术，2004，（08）：46～48.
[3]邢砚田.智能仪表在自来水厂的应用[J].阴山学刊（自然科学版），2009，（02）：108～110.
【关键词】 水厂;自动控制系统;在线检测仪表;应用
自动化系统中的在线仪表是水厂生产中的重要设备，在水质监测中发挥着非常重要的作用保证了水厂的供水安全及供水质量，提高了水厂的经济效益与社会效益。目前我国的自来水水处理大都实现了自动化，对检测仪表提出了更高的要求，以保证水厂生产的正常运行。
1 自来水厂主要仪表类型
1.1温度仪表
在自来水处理工艺中，需要进行温度检测的对象有接触氧化罐、生物活性炭罐。一般情况下，接触氧化罐内水温度较高时，水中的污染物易于氧化。如罐内的水温度较低时（<15℃），可以适当调整曝气量，增加进入接触氧化罐内的空气数量。对于生物活性炭罐，其罐内水的温度变化对于水质处理的影响更为明显。因为水中的微生物特别适宜在较高温度下（20℃左右）繁殖。这样，可有大量的微生物对水中的有机物进行降解。如温度低，效果欠佳。这时可适当调整水在生物活性炭罐内的停留时间。所以，对这两个罐设置温度检测有助于掌握工艺运行情况，调整工艺参数。
1.2液位仪表
当液位低到一定值时，自动开启阀门进行加料。当液位上升到高值，自动关闭阀门，停止加料。但对于接触氧化罐，生物活性炭罐就不适合用浮球式液位计。因为这两个罐体内的水位变化范围大，尤其像接触氧化罐，由风机将空气从罐的底部吹入罐中，使罐顶部的水面呈翻滚状态，浮球必然随之上下摆动。再则，水面上常漂浮着一些杂质，时间一久，就会影响浮球的动作。
1.3流量仪表
在自来水处理工艺中设置流量仪表主要起积累所处理的水量和掌握运行中水量变化的作用。一般可在两个位置上设置流量计：未处理水进口处和处理后水排放处。由车间排出的水一般是通过明渠水道进入自来水处理站，这时可在水进预沉池的入口处加一台明渠流量计。
1.4分析仪表
在接触氧化罐内，水中的含氧量是最重要的工艺参数之一。而此参数一般只能在运行现场测定，这就需要在接触氧化罐内设置溶氧测定仪。溶氧仪分传感器和信号转换器两部分。传感器直接安装在接触氧化罐内，信号转换器一般装在仪表盘上。由于传感器是根据其顶部的全氟丙烯薄膜在银电极与铜电极之间的电化学作用，将薄膜表面的氧分子浓度转换为电信号。由于一般的溶氧仪传感器无自动清洗装置，所以在使用中应定期更换全氟丙烯薄膜，定期擦洗铅电极与银电极，还要定期更换液膜内的KOH，否则就要影响测试。
2 自来水厂工艺流程与仪表
自来水厂的任务就是对水源进行加工处理，使水质符合生活或部分工业用水的各种要求。常见制取自来水的过程主要分为几个步骤：混凝、沉淀、过滤、消毒和存储，工艺流程图如下所示：
2.1进水流量计
目前测量液体的流量计主要有：电磁流量计;超声波多普勒流量计;明渠流量计等。自来水处理厂进水流量计，一般安装在水泵房到沉沙池之间的管道上。由于管道内的水要压到初次沉砂池上，因此管道内有一定的静压。这样就排除了明渠流量计的选用。电磁流量计的特点是精度高，稳定性好。进水流量计在选型上首先要考虑精度和稳定性，选用电磁流量计为最佳选择。选用电磁流量计仪表时，在同类产品中要尽量选用精度高、性能好仪表。这样由于安装条件及工艺条件限制，实际精度降低后还能满足使用要求。
2.2流入水与初次沉淀
自来水厂都要有PB、氧化还原电位（ORP）、电导率和溶解氧等水检测仪表。如果水中带有很多固体物质的话，那么，电导率、pH和ORP这些感测器要结实可靠并且其外形轮廓要小。活性污泥的生物新陈代谢过程对于这样一些物质，例如酸、碱金属氧化剂、还原剂和盐类是很敏感的。如果其中的某一种物质或它们的混合物的量超过流入水的一定的含量时，就会使生物的新陈代谢速率大大降低和生命周期大大缩短。
2.3曝气过程
水处理的曝气过程需要测量溶解氧（DO）和连续取样残余氯。这种测量场合要用一种沉入水中的带有自动清洗装置的感测器。自动清洗装置除附着在感测器上的悬浮固体。
2.4流出水的监测
由污泥池流出水的监测包括带透孔的DO和残余氯监测器在水处理过程中，彻底杀死细菌这一步是很重要的。如果做到了这步，处理后的水可以排放到过滤池或排出口。
2.5第三级处理
在新建的水处理厂，有时要有第三级的处理以便除去微量的PO4和CO3。需要监测的参数有：pH、残余氯和溶解氧。由于处理的水流量大，必须保证，监测仪表有足够大的检测能力。要用浸没式的pH或DO感测器。为了得到正确的控制，这些感测器的安装位置要接近于设备，而不是靠近出口。
3 自来水厂仪表安装
检测仪表安装是設计内容的一部分如果一切工作都顺利进行，在正常的施工过程中，安装配管。最后安装仪表，作为整个施工作业的一部水为了避免仪表设备在施工中受到损坏，仪表设备必须在重型设备安装之后安装，并保证安装后的仪表是能够接近的。
除了仪表位置的可接近之外，所选择的仪表安装位置还必须不至于引起其他的问题。例如，如果pH计安装在溢流堰下流，可能会受到湍流影响，因此产生的气泡和充气作用将影响到pH计的，难读数不准。溶解氧（DO）感测器要安装在具有足够大流速的液流中（流速至少1.6英尺/s），否则不容易得到精确的读数。
仪表的现场配线也是重要的。电导率感测器测量电阻值（Ω），它的连线必须要短（在感测器和仪表之间的连线一般为500～1000英尺），以便减少误差。反之，pH计的感测器包含有一个前置放大器可以使用长的连线。仪表电缆要离开电源线，以便消除电力干扰。
4 自来水厂仪表的日常维护
4.1清除附着在感测器上的污物
在水处理过程中的不同阶段都要除去附着在感测器上的污物。在第一和第二阶段，感测器上可能附着有流入水中的油类物质。污泥池中流出水经常包合有少量悬浮固体。这些物质以薄膜形式附着在pH和DO感测器上。在有三级处理的厂中，在线仪表还会受到在再碳酸化过程中产生的碳酸盐酯附着层的影响。
4.2传感器清洗
每周专人用自来水（或蒸馏水）清洗传感器上的污垢，以保证测量的精确性。清洗时要断电操作，但不用把探头与控制器分开。长时间停机时，需将传感器与控制器分开，同时将传感器从安装支架上拆除，清洗后擦干，保存于干燥避光通风的环境中。控制器长时间不使用时必须从安装架上拆除，清洗干净后保存于干燥避光通风的环境中。
4.3特殊仪表的维护
钠表维护应注意：①检查缓冲液试剂瓶，试剂刻度不能低于满瓶的3/4，试剂不足时及时补充;②检查参比电极的参比液，及时补充;③当钠离子溶液低于1ppb时，进行两点标定前可以进行蚀刻和再生。
硅表维护应注意：①进行观察检查（具体内容见仪表操作手册），判断分析仪是否工作正常;②每月彻底清洗试剂和标准液瓶，更换试剂和标准液;③检查样品过滤器，如有必要进行更换。
5 结语
依靠必要的在线仪表可以迅速地了解自来水在被处理过程中有关参数的变化，进行直接或间接地控制。目前在线仪表在自来水厂自动化控制中应用越来越广泛，合理地使用在线仪表，能够为供水水质提供有力保证。另外，适当增加闭路电视监视系统，对一些关键生产场所进行直接监视，可为安全生产提供更有效保障。
参考文献：
[1]孙楠.自动化检测仪表在自来水厂中的应用[J].黑龙江科技信息，2012，（03）：39.
[2]高世鳌.浅谈自来水厂计量监测仪表的配置和管理中的几个问题[J].计量与测试技术，2004，（08）：46～48.
[3]邢砚田.智能仪表在自来水厂的应用[J].阴山学刊（自然科学版），2009，（02）：108～110.