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给水排水专访|欧洲水处理工艺分享与“CoagSense混凝加药控制系统”应用介绍

发布日期:2024-01-16 15:14:13   来源 : 因普环境    作者 :北京安远众智科技有限公司    浏览量 :96
北京安远众智科技有限公司 因普环境 发布日期:2024-01-16 15:14:13  
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2024年1月8日,《给水排水》杂志官方微信公众号发布了对英国湃英斯(Pi)有限公司中国区业务代表陈江先生的专访。陈江先生介绍了欧洲水处理工艺的现状与发展,并对英国Pi的CoagSense混凝加药控制系统的工艺原理与应用进行了详细阐述。
以下为原文内容转载

导 读


混凝沉淀是自来水厂水质净化的重要工序,其主要是向原水或废水中投入合适的混凝剂,降低或消除胶体或颗粒表面的静电斥力,破坏颗粒的稳定状态(称脱稳),进一步实现沉淀和净化。作为水厂工艺最关键的环节之一,混凝工艺庞大复杂,整个过程受到多种因素影响——pH、水温、杂质成分、杂质浓度、带电情况、混凝剂种类、投加量、投加顺序,以及搅拌工艺等都会对沉淀效果造成影响。


欧洲的水处理工艺起步早、理念新、技术先进,很多经验值得国内借鉴与参考。欧洲的混凝沉淀工艺强调自动监测、按需投加、无人值守,很多先进技术和设计理念得以快速应用。目前,基于工艺实际,融合水科学、数据科学和计算机科学的混凝加药控制系统已经成为欧洲自来水厂过程管理的重要工具之一,该系统通过实时监测、多维分析、多-单参数调控为欧洲众多城镇供水企业提供水质监测与管理支持,是水厂节能降耗、精益控制的有力帮手。


本期《给水排水》杂志社杨曦编导专门约访英国Pi中国区业务代表陈江先生为大家介绍欧洲地区的混凝沉淀技术现状以及CoagSense混凝加药控制系统的实践应用与效果,旨在为国内自来水厂混凝工艺优化升级提供新技术、新思路。

访谈嘉宾


陈 江

英国湃英斯(Pi)有限公司

英国湃英斯(Pi)有限公司中国区业务代表。环境行业超过15年工作经历。2019年初加入Pi公司,负责Pi公司中国大陆、中国台湾、中国香港地区技术商务支持工作。对水行业和水质分析领域现状和发展趋势有独到、深入的理解和认识。

《给水排水》杂志社:


陈总您好,很荣幸邀请到您接受我们的采访,能就您和您的公司给我们做个简单的介绍吗?


陈江:


《给水排水》杂志的读者们,大家好,很荣幸通过《给水排水》杂志与大家交流。英国Pi公司成立于1998年,是一家致力于提供水质分析解决方案的跨国企业。总部位于英国伯恩利市,并在爱尔兰、法国等国设有分公司,在中国设有办事处,并有配套和集成基地——IMP湖州因普环境科技有限公司。英国Pi的产品早在2010年就已进入中国,最早与北京本华公司合作开拓了不少市政给排水行业的业务,后来与上海卯林公司合作开拓了很多臭氧检测和自来水行业的业务,另外我们还通过为北京思创恒远代工生产Bebur品牌水质检测仪向中国地区销售产品。近年来,随着海外影响力的扩大以及公司战略的调整,Pi公司专注于自己的品牌宣传和产品推广,逐渐走到大众面前,我们致力于提供专业、可靠、实用的水质分析检测仪器,专注于打造“零”维护的水质监测系统,希望能通过水质检测设备的应用参与到国内现代化建设和水质管理升级实践中,为广大客户服务。


《给水排水》杂志社:


作为水处理中的重要工序,您能给介绍下混凝沉淀工艺过程与难点吗?


陈江:


混凝沉淀是自来水厂或污水厂降低浑浊度、去除水中悬浮物的核心方法。其主要是在原水或废水中投入合适的混凝剂(如硫酸铝、明矾等),降低或消除胶体或颗粒表面的静电斥力,破坏颗粒的稳定状态(即脱稳)。脱稳的颗粒相互聚集为较大颗粒的过程称为凝聚;未经脱稳的胶体也可形成大颗粒,这种现象称为絮凝。混合、凝聚、絮凝合起来称为混凝。混凝产生的较大絮体通过后续的沉淀或澄清、气浮等从水中分离出来,从而实现净化。


自来水厂工艺图


混凝沉淀的工艺过程庞杂多变,很多因素都会影响处理效果,比如pH、水温、杂质成分、杂质浓度、带电情况、混凝剂种类、投加量、投加顺序,以及搅拌工艺、搅拌时间等,如果工艺控制不好会严重影响后续处理过程和出厂水水质。因此,混凝过程强调科学、精准、快速,投加处理工艺稍有偏差可能会出现很多问题,比如:

1.混凝剂投加过量。会造成虚矾,药剂浪费,增加运行成本、也会让出水铝的含量超标;

2.混凝剂投加欠量。会使絮凝体毡层破坏,造成出水水质(浊度、有机物、pH等)不达标;

3.投加量变化剧烈。整个工艺运行不稳定,导致检修次数增加,运行成本增加;

4.pH/碱度超出范围。混凝效果差、药剂浪费,同样会造成运行成本增加、出水水质不达标;

5.混匀效果差。工艺运行不稳定,药剂浪费,运行成本增加。



《给水排水》杂志社:


欧洲地区城镇供水的水处理工艺,特别是混凝沉淀工艺方面有着很多先进的技术和成熟的应用,能给我们简单介绍目前欧洲水处理方面的发展理念和现状吗?


陈江:


欧美地区的一些发达国家自工业革命后就开始了水处理技术的积累和迭代,也是最早通过混凝沉淀工艺来澄清供水的地区。1804年由 Robert Thom 设计的第一个实际的市政水处理厂在苏格兰建成,1893年,第一座生物滤池在英国Wales投入使用,此后,美国的Rutgers大学、英国的曼彻斯特大学等相继开展混凝实验,逐步确定了合理的明矾投加量,奠定了混凝沉淀工艺的基础。


近年来,随着现代文明的发展,欧洲的水处理更倾向于天然环保、高效无污染,利用科学有序的监控技术优化絮凝剂投加,减少药剂用量、节省人工投入是目标,尤其在西欧,使用能被生物降解或无毒的化学品是重要方向,采用实时监测技术、动态投加工艺是主要手段。这是由于欧洲国家之间共享湖泊和河流、原水质量复杂,同时人力与自然资源短缺等背景造成的。


《给水排水》杂志社:


我国一直提倡构建“资源节约型、环境友好型”社会,努力推动节能减排、实现精益发展,在饮水安全与混凝工艺方面,您觉得欧洲哪些经验和成果可以在国内复制和推广呢?


陈江:


欧洲很重视水环境保护与饮用安全管理,严格的法规政策、合理的经济激励方案、以及先进的环保技术水平是核心优势。


(1)欧洲先进的环保理念和严格的水质标准值得我们参考

饮水方面,欧洲1998出台的《饮用水水质指令》(Drinking Water Directive,简称DWD)与WHO饮用水水质准则和美国饮用水水质标准一起被称为世界三大饮用水标准,有着极为严格的制度规范和检测指标。最新指标参数高达48项,分为微生物学指标(2项),化学物质指标(26项),指示指标(18项),放射性指标(2项)。它也是欧洲各国制订本国水质标准的主要依据。德国、法国等都根据指令内容进一步建立了自己的水质管理体系。英国脱欧前也根据相关指令结合自身实际,构建了包括环境署、水务办公室、饮用水监督委员会为主的监督管理机构并沿用至今。



(2)出台经济激励型保护政策,促进相关产业发展

欧洲国家一直推动环保与产业挂钩,应用最广泛和影响最大的主要有环境税、排污权交易制度、排污收费、绿色信贷、环境信用、环境标志等。以环境税为例,它是把环境污染和生态破坏的社会成本,内化到生产成本和市场价格中去,再通过市场机制来分配环境资源的一种经济手段。与水质相关的方面,应用最多的是水污染收费,它主要是针对直接污水排放行为的收费,同时反向激励那些水源保护或水处理技术先进的企业。


(3)提升水处理技术水平,发展相关产业

欧洲国家多以科技的发展带动产业的发展,旨在将高能耗、高消耗、高排放的传统经济发展模式,转变为低能耗、低消耗和低排放的“绿色”发展模式,注重从技术层面促进水质优化,研发了很多新产品、新技术。高效沉淀工艺、电絮凝技术、多维监测与在线调控等都在混凝沉淀工艺段取得了不错的效果。Pi即是受益于此,近年来实现了很多技术积累和产品创新。


整体上,欧洲水源水质复杂、人力和自然资源相对短缺,水处理工艺更强调自动化、智能化、少投入、少维护。因此结合工艺实际,融合水科学、数据科学和计算机科学的水处理技术是主要方向。这与目前国内推广的智慧水务、节能降耗也是相契合的。英国Pi的CoagSense混凝加药控制系统就是基于欧洲的环保理念和严格的标准制度研发而来,专为自来水厂提供的柔性易操作的自动混凝加药控制方案,它独特的多-单参数控制逻辑,避免了常见混凝系统/算法的复杂性,门槛低、投入少,可以帮助我国一些智能化相对薄弱的中小型水厂提高管理水平、优化资源配置、节约药剂和人力投入等。


《给水排水》杂志社:


我们了解到目前混凝沉淀控制工艺在欧美一些水厂已经得到使用,关于混凝控制技术和产品您有推荐或分享吗?


陈江:


Pi公司的CoagSense混凝加药控制系统是欧洲工艺应用的典型代表,它主要通过自身强大的智能控制器和先进的在线检测技术,为自来水厂提供柔性易操作的自动混凝加药控制方案。独特的多-单参数控制逻辑,通过对浊度、pH、胶体颗粒和有机物的表面电荷值(SCV)以及UV254等监测分析,配合Control In-Site管理平台,可实时获取水质信息,快速反馈并调控药剂投加装置,确保水质稳定合规。


CoagSense主要以表面电荷值(SCV)为控制参数,UV254或浊色度为验证参数,指导混凝药剂的自动投加。通常情况下,控制参数直接给出的加药量与验证参数经计算所得的加药量趋于一致,药剂投加以控制参数为准;当控制参数给出的加药量与验证参数存在明显差异时,系统会触发报警,操作人员也可根据实际情况,切换控制参数和验证参数,保障过程正常运行。除了主监控回路外,CoagSense还具有独立的pH调节回路,保证混凝在合理的pH下进行。


CoagSense能够帮助强化混凝工艺、实现混凝剂的自动投加,提升有机物和颗粒物的去除率,为水厂提供简单易用的混凝加药控制系统,帮助提升管理效率、降低运行成本,保障水厂稳定可靠运行。


《给水排水》杂志社:


这套系统有哪些成熟的应用案例?客户的反馈如何?


陈江:


目前,这套系统处于快速推广期,已经为欧美的60余家水厂服务,比如苏格兰的巴拉岛自来水厂、尼斯自来水厂(Ness WTW)、北湖自来水厂(North Lochs WTW)、爱尔兰的凯里克水厂等,都取得了不错的效果,综合计算下来,每年可为水厂节约25%以上的药剂用量。以爱尔兰EPS水务公司运行的凯里克水厂为例,其每天水处理量为12000吨,水源主要来自周边的湖泊水,具有有机物含量高、pH随季节变化大等特点。CoagSense系统首先通过后反馈对水源的pH进行调节,使pH稳定在5.8~6.3之间。根据水质特点,混凝剂以硫酸铝为主,系统以表面电荷分析仪测量值SCV为控制参数,以UV254为验证参数,后反馈控制加药泵开度,从而实现水质检测→药剂调控→水质优化的工艺闭环。系统自动化运行一段时间后,实现出水浊度低于0.5 NTU。采用了CoagSense系统和其它自动化设备,EPS水务公司一个运营工程师可以管理7个自来水厂,运行效率明显高于国内平均水平。



《给水排水》杂志社:


关于混凝沉淀还有哪些值得关注的技术或产品应用介绍吗?


陈江:


我们还有一些实验室或便携的解决方法。过去的混凝剂投加前需要取原水水样到实验室,设置不同浓度的药剂和pH,通过手动滴定的方式确定添加范围,这种方法要求操作人具有一定专业背景和实践经验,且过程耗时费力、纳入评估的参数少、应用效果也滞后,加上水样浊度、带电量等在运送途中的变化,往往花了很多精力测得结果却与实际不符。为此,Pi推出了的实验室混凝滴定仪——LabSense,它是目前市场上少数可以实现颗粒表面电荷分析的设备,它可以在实验室使用,也可以拿到现场检测,5分钟即可获取结果,操作简单,可以快速确定混凝药剂和酸碱药剂的工艺需要量。

此外,英国Pi产品在给排水水质监测和控制方面还有很多独特的解决方案,欢迎大家到管网了解。未来我们也会专注于国内市场的应用,针对性地研发和推出新的技术和产品,并强化品质与售后,希望为国内的涉水企业提供优质、专业、“零”维护的产品与服务。


结语


随着一带一路的发展,我国与欧洲的联系会更加紧密,未来会有更多与饮水、污水相关的技术、产品和理念交流合作。通过本次访谈,我们进一步了解了欧洲混凝沉淀的管理理念与应用技术,对英国Pi公司的产品与服务也有了深入了解,未来希望借助多方资源、解放思想、开拓思路,推动更多优秀的企业和机构参与国内合作,保障居民供水安全,促进中国水务新发展。

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