第一篇：給排水工程儀表與控制講稿要點

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課程名稱：給排水工程儀表與控制 教材名稱：給水排水工程儀表與控制（“十五”國家級規劃教材）適用專業：給水排水工程 授課教師：陸天友

第一章：自動控制基礎知識

一、自動控制系統的概念與構成

1、自動控制系統的概念

所謂自動控制，就是利用機械的、電氣的、力學的等裝置代替人工控制器官的作用，在不用人工直接參與的情況下，可以自動地實現預定的控制過程。

2、自動控制系統的構成

從上面簡單的實例中，可以總結出一般自動控制系統是由控制對象、測量變達器、控制器、執行裝置幾部分組成的。

3、自動控制系統的分類

1）、反饋控制系統

反饋控制系統是根據系統被控量與給定值的偏差進行工作的，最后達到消除或減小偏差的目的，偏差值是控制的依據，因為該系統由被控量的反饋構成一個閉合回路，所以又稱為閉環控制系統，這是過程控制系統中最基本的一種。另外，反饋信號也可能有多個，從而可以構成一個以上的閉合回路，稱為多回路反饋控制系統。

2）、前饋控制系統

前饋控制是直接根據擾動進行工作的，擾動是控制的依據，由于它沒有被控且的反饋，所以不構成閉合回路，故也稱為開環控制系統。

3）、復合控制系統(前饋—反饋控制系統)前饋開環控制的主要優點是能針對主要的擾動迅速及時地改變控制量，克服擾動對初控員的影響。所以，在反饋控制系統中加入對于主要擾動的前饋控制，構成復合控制系統可以提高控制質量。

4、計算機控制系統

以計算機為核心構成的數字式控制系統，是控制技術的最新成就，已在生產實踐中廣泛應用。其基本構成如下圖。廣義來講，以微處理器為核心的各種智能化控制裝置都可以歸結到這一類控制系統中來，包括由工業計算機組成的系統、由單板機或單片機組成的系統、由可編程序控制器組成的系統、由智能化專用調節器組成的系統以及由上述各類裝置混合組成的系統等。雖然這些裝置的配置、功能不同，但其基本的組成部分是相似的，都是通過數字運算完成各種功能的。

第二章：給排水自動化儀表與設備

第一節、典型水質檢測儀表

給水排水工程自動化常用儀表與設備，可以分為以下幾大類：

1、過程參數檢測儀表。它包括各種水質(或特性)參數在線檢測儀表，如濁油度、PH值、電導率、溶解氧等的在線測量裝置，以及流動電流檢測儀、透光率脈動檢測儀等給水排水系統工作參數的在線檢測儀表，如壓力、液位、流量等儀表。

2、過程控制儀表。以微電腦為核心的各種控制器，如微機控制系統、可編積序控制器、微電腦專用調節器等；常規的調節控制儀表，如各種電動、氣動單元組合儀表等。

3、調節控制的執行設備。包括各種水泵、電磁閥、調節閥以及變頻調速器等。

4、其它機電設備。如交流接觸器、繼電器、記錄儀等。

1、濁度測定原理

目前各種類型的濁度儀，全都是利用光電光度法原理制成的。懸濁液體是光學不均勻性很顯著的分散物質。當光線通過這種液體時，會在光學分界面上產生反射、折射、漫反射、漫折射等非常復雜的現象。由于這些光學現象，當射入試樣水的光束強度固定時，透過水樣后的光束強度或散射光的強度將與懸濁物的成分、濃度等形成函數關系。根據比爾---朗白定律和雷萊方程式可提出如下的函數式：

以上兩個方程式清楚地表示了透射光和散射光強度與濁度的關系。通過光電效應又可將光束強度轉換為電流的大小，用以反映濁度。這就是當前各類濁度儀的基本工作原理。

2、PH測定原理

pH的測量常用電極電位法，該方法是基于兩個電極上所發生的電化學反應。用電極電位法測量溶液pH值，可以獲得較準確的結果。

電極電位法的原理是用兩個電極插在被測量溶液中，其中1個電極為指示電極(如玻璃電極)，它的輸出電位隨被測溶液中的氫離子活度變化而變化；另一個電極為參比電極〔如氯化銀電極)，其電位是固定不變的,上述兩個電極在溶液中構成了一個原電池。

該電池所產生的電動勢E的大小與溶液的PH值有關。

3、溶解氧檢測儀表原理

溶解氧是一項重要的水質參數。在活性污泥法污水處理工藝中，溶解氧測定還是保證處理工藝正常進行的主要過程控制參數。溶解氧的在線測量可以采用電極測量法。電極可分為兩種類型，即電位型電極和電流型電極。電位型電極是利用一種特定離子的活性產生電位。這些電極的實例是玻璃PH電極及大多數離子選擇電極。測旦的是指示電極與一個惰性參考電極之間的電位差，而參考電極的電位必須是恒定的。

所有電位型電極都服從Nernst定律，因此電極與測量儀器在大多數情況下是通用的電位測量的必要條件實際上是電極電壓的無電流測定。在測量中，基本上不發生化學反應。溶解氧測量儀表包括氧電極和溶氧放大器兩部分。氧電極輸出電流信號放迭至溶氧放大器(或溶氧交迭器)，由后者把電極電流信號轉換為一定的溶氧單位顯示出來。除顯示功能外．溶氧放大器還應具有以下功能：

a、零點(殘余電流)補償； b、靈敏度(斜率)校正； c、溫度補償；

4、余氯在線檢測儀表原理

余氯是保證水質衛生指標的重要參數，也是加飄消毒工藝的基本控制參數。余氯在線分析是進行投氯控制的前提。余氯一般也是采用電極法進行測量。在兩個電極之間施加電壓，利用電極之間電解產生的氧化還原反應測量氯的濃度。余氯分析儀的規格基本上是按測量范圍劃分，一般有0---5ppm、0---10ppm、0---20ppm等。

微量余氯分析儀具有的三電極測量傳感器和微處理器分析機構，可以使監控余氯精度達十億分之一(1/10×108)。

微量余氯分析儀可以連續測定自由余氯、總余氯，在連續余氯反饋控制中精度達10ppm，為工作人員提供了可靠的分析依據，從而提高水處理加氯系統的監測控制水平。

5、電導檢測儀表原理

由于電解質在水溶液中以帶電離子的形式存在，因此溶液具有導電的性質，其導電能力的強弱稱為電導度，簡稱為電導。測定水和溶液的電導，可以了解水被雜質污染的程度和溶液中所合鹽分或其它離子的量。電導串是水質監側的常規項目之一。

溶液中電解質的電導為電阻的倒數，即： S=1/R

第二節、在線檢測儀表及執行設備

1、液位檢測儀表原理

液位檢測儀表有浮力式、靜壓式、電容式、超聲波式等多種。

超聲波液位計是基于晶體的壓電效應，用壓電晶體作探頭(即換能器)發射出聲波，聲波遇到兩相界面被反射回來，又被探頭所接收，根據聲波往返所需要的時間而測出液位的高度；作為換能器的探頭又可分為發射型、接收型和發射---接收型3種。

激光式液位計是一種很有發展前途的液位計，因為激光光能集中，強度高，而且不易受外來光線干擾．甚至在1500度左右的高溫下也能正常上作。另外，激光光束擴散很小，在定點控制液位時，具有較高的精度。

液位檢測儀表的選用： 1）、檢測精度：

對用于計量相經濟核算的，應選用精度等級較高的液位檢測儀表，如超聲波液位計誤差為±2mm，對于一般檢測精度，可以選用其它液位計。

2）、工作條件：

對于測量高溫、高壓、低溫、高粘度、腐蝕性、泥漿等特殊介質，或在用其它方法難以檢測的各種惡劣條件下的特殊場合．可以選用電容式液位計等。對于一般情況。可選用其它液位計。

2、壓力儀表測定原理

在工業上檢測壓力的常用方法有：以流體靜力學理論為基礎的濃柱測壓法：根據彈性元件受力變形原理的彈性交形測壓法；將被測壓力轉換成各種電量的電側法，將被測壓力轉換成活塞上所加平衡碼的重量的活塞法等。應變片式壓力計：把壓力轉換為電阻、電容、電感或電勢等電量，從而實現壓力的間接測量的壓力計叫做電氣式壓力計。這種壓力計反應較快，測量范圍較廣，在生產過程中可以實現壓力自動檢測、自動控制和報警，適用于測量壓力變化快、脈動壓力、高真空和超高壓的場合。

應變片式壓力計是利用電阻應變片將鉸測壓力轉換為電阻值的變化，再通過橋式電路獲得毫伏級的電量輸出，然后由二次儀表顯示或記錄。(1)儀表量程的選用

對于測量穩定壓力，儀表量程上限選大于或等于1．5倍常用壓力； 對于測量交變壓力，儀表量程上限選大于或等于2倍常用壓力； 對于測量穩定壓力，儀表常用壓力選1／3---1／2量程上限； 對于測量交變壓力，儀表常用壓力選不大于1／2量程上限。(2)儀表精度的選用

對于工業用儀表，其精度選1.5級或2.5級。

對于實驗室或校驗用儀表，其精度選0.4級及0.25級以上。(3)根據測量介質性質及使用條件選用

對于測量腐蝕性介質，可選用防腐型壓力計或加防腐隔離裝置。

3、流量測定原理 3.1電磁流量計 電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律制成的，是一種用來測量管道中導電性液體體積流量的儀表，可測各種腐蝕性的酸、堿、鹽溶液，可測含各種懸浮固體微粒的液體，在給水排水系統中有廣泛的應用。

電磁流量計由變送器和轉換器兩部分組成。變送器被安裝在被測介質的管道中．將被測介質的流星變換成瞬時的電信號；而轉換器將瞬時電信號轉換成0-10mA或4-20mA的統一標準直流信號，供儀表指示、記錄或調節用。

3.2超聲波流量計

測量原理主要的有傳播速度差法和多普勒法。超聲波流量計的主要優點是在管道外測流量，實現無妨礙測量，只要能傳播超聲波的流體皆可用此法來測量。而且不管被測對象多大，也可用此法進行測量，特別是超聲波法可以從厚的金屬管道外測量管內流動的液體的流量．具有不用對原有管道進行任何加工就實施流量測量的特征，這是其它法所不具備的。

3.3差壓流量計

是目前工業上使用歷史最久和應用最廣泛的一種流量計。從流體力學可知，流體在管道中流動時，具有動能和位能、并在一定條件下可以相互轉換。

差壓式流量計是以伯努利方程和連續性方程為理論根據、通過測量流體流動過程中產生的差壓來測量流量的。差壓流量計主要由節流裝置(如孔板)和差壓計等兩部分組成，流體通過節流裝置(孔板)時，在節流裝置的上、下游之間產生壓差，從而由差壓計測出差壓，流量愈大，差壓也愈大，流量和差壓之間存在一定關系，這就是差壓流量計的工作原理。

3.4節流流量計 節流流量計是利用節流裝置前后的壓差與平均流速或流量的關系，根據壓差測量恒計算出流量的。節流流量計的理論依據是流體流動的連續性方程和伯努利方程。節流裝置的種類很多，其中使用最多的是同心孔板、流量噴嘴和文丘里管等。節流流量計是使用非常廣泛的流量計。

1.1 概述第三章：水泵及管道系統的控制調節

第一節：水泵的調速控制

合理地調節水泵、管道系統工況，保證用戶的用水要求，并最大限度地節約能耗、降低費用，是十分重要而有意義的工作。

給水排水工程中的水泵與管道系統主要包括：

(1)城市供水系統---包括輸配水管網及二泵站、加壓泵站；

(2)城市雨水、污水排水系統---包括排水管網及雨水泵站、污水泵站；(3)小區、建筑的給水系統---包括小區、建筑給水管網及加壓設施；(4)小區、建筑的排水系統——包括排水管網及小區排水泵站、建筑室內污水提升泵等。

由于水泵(或水泵站)都是同管道系統聯系在一起的，因此事實上，對這些系統的調節控制都可歸結為對水泵工況的調節上。可以將控制系統分為如下兩大類。

(1)對水泵的開停雙位控制：按照液位(或壓力值)、流量等參數的要求，改變每臺水泵的開、停狀態或改變水泵的運行臺數。

(2)對水泵工作點的調節控制：按照液位(或壓力)、流量等參數的要求，改變水泵的工作點，這種改變可以通過調節管路系統中閥門的開啟度實現或通過改變水泵轉速的方式實現。

1.2 水泵的調速控制

給水排水工程中應用的水泵多為離心泵。在前面內容中已提及離心泵的調節方法有兩類：一類是通過調節水泵出口管路上的閥門來改變管路特性，實現水泵工況點的調節；另一類是改變水泵的轉速，從而改變水泵的特性曲線，實現水泵工況點的調節。前者節能效益較低，部分多余能量消耗在了閥門上；后者是一種高效節能的調節方式。因此調節水泵轉速是改變水泵工況的較好方法。

1）水泵調節的類型

視用途目的不同，水泵調速的控制參數也有所不同。主要有如下3種典型情況：恒壓調速、恒流調速、其他調節方法；

2）水泵的調速方法 水泵的調速方法有多種，主要分為兩類：第一類是電機轉速不變，通過附加裝置改變水泵的轉速，如液力輻合器調速、電磁耦合器調速、變速箱調速等，都屬于這種類型；第二類是直接改變電機的轉速，如可控硅串級調速、變頻調速等。后者是在水泵站應用較多的調速形式。

3）串級調速：

通常把轉子感應電勢通過三相橋式整流變為直流電，用直流電動機實現反電勢的方法，稱為機組串級調速。根據電能反饋的方式，串級調速又可分為下列3種形式；1)機械反饋機組串級調速：2)電氣反饋機組串級調速：3)可控硅串級調速。

4）變頻調速：

該技術是80年代水泵調運新技術。它通過改變水泵工作電源頻率的方式改變水泵的轉速：

由上式可見，如果均勻地改變電機定子供電頻率f，則可平滑地改變電機的轉速，為了保持調速時電機最大轉矩不變，需維持電機的磁通量恒定。因此，要求定子供電電壓應作相應的調節，所以變頻設備兼有調頻和調壓兩種功能。變頻調速是通過變頻調速器實現的，它可以將輸入的固定頻率的電源(在我國為50Hz)轉換為頻率可調的電源輸出，供給水泵電機等需要調頻的設備作工作電源。變頻調速具有很高的調節精度。

變頻調速技術的一個重要特點是可以實現水泵的“軟啟動”，水泵從低頻電源開始運轉．即由低速下逐漸升速，直至達到預定工況，而不是按照常規一啟動就迅速達到額定轉速，軟啟動的工作方式對電網的干擾小，無沖擊電流，也適臺于在幾臺水泵之間進行頻繁的切換操作：這種啟動方式在恒壓供水等情況下有獨特的優點。

現在變頻調速技術已在給水誹水工程中獲得許多應用，包括調節水廠投藥泵的轉速、實現投藥量的高精度調節；在建筑或小區給水系統中用于恒壓給水控制；在大型的給水泵站，變頻調節供水泵的轉速，實現城市供水的恒壓或恒流調節等也有應用。

5）水泵調速運行的方式

以變頻調速為例，通常以微電腦為控制中心，構成水泵的變頻調速控制系統，最典型的控制系統形式是反饋控制系統，控制中心根據控制點輸入的信號(如水壓)與給定值比較，調節變頻器的輸出，改變水泵工作電源的頻率，使水泵轉速相應改變。一般為減少控制設備臺數、降低投資，常采用變速與定速水泵配合工作的方式。即一個泵站內只有一至兩臺水泵變速運行，其余水泵為定速運行，變速泵與定速泵組合一起工作，通過對變速泵的調節，得到要求的各種工況。

第二節 恒壓給水系統控制技術

1、概述

恒壓給水系統應用廣泛。前面介紹的城市管網供水系統、建筑小區給水系統等，都屬于這種情況。按控制精度的高低，恒壓給水控制技術包括如下兩大類。

(1)雙位控制系統。按水位(水壓)的高低兩個界限值控制給水泵的開停。當高低水位相差不大、水壓被動較小時，可近似看作恒壓給水系統，如前述的高位水箱給水系統以及氣壓給水系統。這種控制方式精度低，水壓被動較大，是較為傳統的給水技術。

(2)定值控制給水系統。按某一壓力(水位)控制點的水壓(或水位)目標值進行調節控制。可以采用變頻調速等技術，改變水泵特性，對水泵工況連續調節，將水壓控制在很小的波動范圍內，這是當前先進的給水技術。

按壓力控制點的設置位置，還可以將恒壓給水控制系統分為泵出口處恒壓控制與用戶最不利點處恒壓控制兩類。

2、變頻調速恒壓給水技術

在給水系統中，用戶用水量的變化反映在水壓上，表現為管網水壓的波動。因此，調節水泵工況，保證用戶用水水壓的穩定，就可以保證用戶用水。變頻調速恒壓給水系統可以通過自動控制實現上述調節。它由電機泵組、壓力傳感器、控制器、變頻器以及自動切換裝置等組成，以水壓為控制參數。水泵啟動后，壓力傳感器向控制器提供控制點的壓力值H。當H低于控制器設定的壓力值H0(H0按用戶的水壓要求設定)時，應該提高水泵轉速，控制器向變頻調速器發送提高電源頻率的指令；

當H高于H0時，則應該降低水泵轉速，控制器向變頻器發送降低頻率的控制信號。當某臺水泵的轉速達到規定的上限時．自動啟動新的水泵投入運行，反之，則自動減少運行水泵的臺數。通過調節水泵工作電源頻率的方式，改變水泵的轉速，從而改變了水泵的工況，構成閉環反饋控制系統，自動調節水泵轉速及工作水泵臺數，實現恒壓變量供水。

通過前面的分析，可以總結出變頻調速恒壓給水技術有如下特點：(1)高效節能。設備能自動檢測系統瞬時水壓，據此調節供水量，節約供水能耗。設備電機在交流變頻調速器的控制下軟啟動，無大啟動電流(電機的啟動電流不超過額定流量的110％)，機組運行經濟合理。

(2)用水壓力恒定。無論系統用水量有任何變化，均能使供水管網的服務壓力恒定，大大提高了供水品質。

3、恒壓給水系統壓力控制點的位置

恒壓給水系統是以滿足用戶用水水壓恒定為目標進行工作的。但在具體的系統設計上，按壓力控制點位置的不同，又可以分為兩大類：一類是將控制點設在最不利點處，直接按易不利點水壓進行工況調節；另一類是將控制點設于水泵出口，按該點的水壓進行工況調節，間接地保證最不利點的水壓穩定。這兩類系統具有不同的控制特性與控制品質。

現今恒壓給水系統多采用后一種方式，在后一類中，又可按壓力設定值的不同分為恒壓控制和變壓控制。

4、氣壓給水系統的控制問題

氣壓給水系統由水泵、氣壓罐、壓力檢測與控制裝置等組成。一般氣壓給水系統的壓力控制點即為氣壓罐內的水位檢測裝置，它的位置選擇會影響到系統的工作特性。將氣壓罐同水泵一起安置在供水處(如建筑物地下室)還是將氣壓罐單獨裝在靠近最不利點（如供水末端)，在壓力控制及節能方面的特性就同前述的變速調節系統，越靠近用戶最不利點處用戶水壓越穩定，越有利于節能。

第三節 泵站組合運行系統

1、控制系統的組成

在污水提升泵站中，使用微機控制變速與定速水泵組合運行，可以保持近水位穩定，降低能耗。提高自動化程度。此節通過一個工程實例說明這一問題。由于進水量的變化很大，過去使用多臺定速泵的形式，不能有效地控制進水位在警戒線以內、有時導致上游低洼地區跑冒污水，為了改善這種狀況。選擇了水泵變速運行并且使用微機控制的方案，控制框圖見教材圖3.16---污水泵站控制系統圖

1)一次儀表計量的水位、水量、溫度、電流、電壓等數據及各種故障信號均通過轉換器換成電壓模擬唁號，經濾波器送入微機的A／D電路。

2）微機輸出的開停水泵信號。經過通用接口連接器、寄存器及繼電器驅動后，控制定速水泵啟動柜和變速水泵調速柜的開停。同時轉速的控制由微機發出數字量調速信號，經過D/A轉換成電壓模擬信號，送至調速柜執行。

3)水泵發生故障時，微機要自動切除故障泵，啟動備用泵，并通過報警電路發出聲光報警信號。

4)泵站的機電設備會產生大量電磁輻射，在電網上造成干擾。為了保證微機的正常工作，除機房內墻要做金屬屏蔽網，交流電源側加穩壓器、濾波器外，還要在輸出開關電路采用兩級繼電器進行隔離，使干擾無法串入機內。

2、系統軟件設計

在擬定運行方案時，目先要確定運行控制的參數。根據當前污水計量儀表的水平和泵站的工藝條件、以水位作為控制運行的直接參數，以進水位換算的來水量和出進水位相減的靜揚程作為間接參數較為可靠，并使用污水流量計進行核對。

變速運行可以實行水量控制、效率控制等各種方案。根據泵站的實際需要，選擇了“水量平衡與效率優選”的控制方案，即在保持泵站進出水量基本平衡的基礎上，通過優選，使水泵在較高效率點工作。具體步驟是： 1)由進水位確定進水總流量值Q總； 2)由進出水位之差確定靜揚程H靜；

3)調數據表查出在該靜揚程下額定轉速時的流量值為Q定； 4)變速泵所需的流量Q變＝Q總-Q定；

5)根據每分鐘檢測水位漲落的多少確定轉速的優選范圍；

6)在優選范同內找出最高效率點所對應的轉速來抨制變速泵的運行。為了實現在無人管理的條件下、由微機自動控制泵站的運行，還必須在主程序中滿足正常管理工作的各種需要，并且對泵站可能出現的故障作出正確的判斷和處理。

在控制程序中納入下列因素：

1)能夠自動打印報表，記錄水位變化、電機工作情況。

2)在微機與水泵啟動柜之間設置了轉換開關，一旦微機系統發生故障就可脫機手動運行，避免出現因為微機故障而影響整個排水系統運行的問題，保證全系統運行安全可靠。

3)實現了水泵之間的自動換車，使之運行時間均一。

4)在運行的水泵發生故障時，微機會自動切除故障泵，發出聲光報警信號。

3、運行效益分析

3.1 運行效果表明：穩定泵站水位方面的功能比定速水束優越得多，從而消除了存在多年的運轉失調現象．不再發生因加泵而使下游井跑水、減泵而使上游工廠排水困難的問題；

3.2 運行記錄說明：經過優選決定的水泵轉速能使水泵效率維持在79％---81％之間，基本實現了高效率運行，根據測算。目前的變速運行同以往定速運行相比，可以節約能耗10％。

3.3在變速運行中不再需要考慮集水池調蓄容積和機組容量的大小搭配，所以變速泵站可以將集水池容積減少到最低程度，從而減少泵站的占地、工程量、施工難度和工程造價。

3.4使用微機控制泵站運行，可以達到準確、嚴密、安全、可靠。可以由原來的“值班定崗”改為“巡回檢測”的辦法，管理人員減少1/3左右，另外也避免了機泵組設備的開停頻繁，降低了設備的維修率，延長使用壽命，同時由于泵站可以做到低水位運行，可以使上游重力式管道維持自清流速以減少管道疏通掏挖的工作量。

第四章：給水處理系統控制技術

第一節、混凝投藥單元的控制技術

1、典型的混凝控制技術簡介 1.1 經驗目測法

這是最簡單原始的人工方法，又稱“eyeball”，在我國相當多的水廠，尤其是中小水廠仍廣泛采用。操作者通過觀察原水濁度的變化、反應后礬花生成情況、沉淀后水的濁度高低來憑經驗調節投藥量。操作人員的責任心與經驗是制約混凝效果的重要因素。1.2 燒杯試驗法

燒杯試驗法利用一臺可變速的4—6聯攪拌機，同時向4—6個燒杯中的檢測水樣加不同量的混凝劑，并進行攪并，模擬生產中的混合與反應過程，然后靜止沉淀以模擬實際，我國的許多水廠也把燒杯試驗結果作為確 定投藥量的重要參考依據，應用廣泛。1.3 流動電流法

該法以反映膠體荷電特性的另一參數---流動電流為因子，控制投藥。這種方法以膠體電荷為參數，抓住了影響混凝的本質特性；同時，該方法是一種在線連續檢測法，易于實現投藥量的連續自動控制，因而成為各種膠體電荷控制法，以至現行各種投藥控制方法中很有發展前途的方法。

2、流動電流與混凝工藝的相關性

1）流動電流與動電位的相關性。

流動電流與動電位良好相關性，以流動電流代替動電位來描述膠體的脫穩程度是完全可能的在

2）流動電流與混凝劑投量的相關性。

向水中加入不同量的硫酸鋁，測定水的流動電流。在硫酸鋁投量較少時，流動電流賂有上升，變化不大；隨著投藥量進一步增大，流動電流值迅速上升；隨后流動電流的增大趨勢逐漸變緩。

3）流動電流與混凝效果的相關性。

流動電流與濁度的這種相關性是普遍存在的，用范圍廣泛的、包括國內國外、南方北方、江河水庫等多種原水及處理工藝進行試驗，都可以觀察到上述現象，說明流動電流是對混凝起決定性影響的主要因素。

3、流動電流混凝控制工藝系統的組成與特點

在流動電流與混凝工藝相關性的基礎上，可以建立流動電流很凝投藥控制系統工藝流程，該系統主要由檢測、控制、執行三大部分組成，流動電流檢測器對加藥后水中膠體電荷進行檢測，并經信號處理后將該流動電流信號送至控制器；

控制器對該檢測值與事先設定的設定值進行比較，并按一定控制策略對投藥量輸出進行調整，該藥量的調整通過變頻調運設備對投藥泵的轉速調節來實現。

1)單因子控制：除流動電流參數外，不再要求測定任何其它參數。2)小滯后系統：可以適應水質及水量等的突然變化。

3)中間參數控制：設定值是通過相關關系間接反映了濁度要求。4 透光脈動聚凝檢測技術的應用

透光脈動值能一定程度地反映加藥混凝后水中顆粒雜質的絮凝情況．，可以作為控制參數構成反饋控制系統。對于一般濁度水，由于絮凝體形成的反應過程進行緩慢，滯后時間長，反饋控制混凝劑投加量效果不太理想。高濁度水的絮凝過程進行迅速，一般只需數秒或數十秒時間即可完成，因此可檢測其絮凝情況并根據絮凝過程控制投藥量，從而成為新的高濁度水絮凝控制方法，4.1 高濁度水絮凝過程與透光脈動值的相關性

1）絮凝劑投加量和遠光脈動值的關系 2）渾液面沉速與透光脈動值的關系 3）出水余濁和透光脈動值的關系 4）高濁度水透光脈動投藥控制系統 4.2 高濁度水透光脈動投藥控制系統

絮凝檢測儀的檢測值可以反映高濁度水渾液面沉速的大小，通過對檢測值的控制即可實現混液面沉速的控制，這樣就有一個方便的確定投藥量的方法，不需要檢測原水含砂量、粒徑組成、流量及原水的其它性質，只要檢測加藥絮凝反應后的透光脈動值一個參數，即可控制投藥，保證高濁度水處理運行經濟可靠。

由于高濁度水的絮凝過程非常短，因此采用以檢測值為控制對象的反饋控制系統，對擾動的響應速度快，滯后很短，接近于同步控制。

工作過程如下：反饋控制系統通過絮凝檢測儀在線連續檢測已進行絮凝反應的高濁度水的值，并將信號傳到控制中心；控制器接收信號，并與給定的設定值進行比較、判斷，若檢測值R符合系統要求，其偏差在允許的范圍內，說明投藥量正常；反之．若檢測值A不在允許的范圍內，控制器通過一定的算法指揮變頻器改變投藥泵電機的電源頻率、進而改變投藥泵轉速，實現投藥量調整，修正偏差，直到檢測值R符合要求。

第二節、濾池控制技術

1、濾池控制的基本內容與基本方式

濾他的自動控制基本上包括過濾、反沖洗兩個方面，其中以反沖洗為主。由于各種濾池的構造、原理不同，控制內容與方法也有差別。在采用的技術方面，主要有水力控制與機電控制兩類。在本節中主要通過——些實例介紹機電控制技術，特別是微電腦智能化控制技術的應用情況。

濾池的反沖洗控制可以有不同的方式。控制方案要解決如何判斷反沖洗開始和反沖洗結束。

反沖洗開始有下列方式判斷：

(1)濾后水濁度監控。連續檢測濾池出水的濁度，當濾后水濁度達到設定值時開始反沖洗；

(2)濾池水頭損失監控。連續檢測濾池的水頭損失，當水頭損失達到設定值時開始反沖洗；

(3)定時控制。根據經驗設定濾池工作周期，當達到周期規定的時間后開始反沖洗。

反沖洗結束有下列方式判斷；

(1)反沖洗水濁度監控。連續檢測濾池反沖洗水的濁度，當該濁度降到設定值時結束反沖洗，使濾池投入過濾工況；

(2)定時控制。按經驗設定濾池反沖洗歷時，當達到規定的反沖洗時間后結束反沖洗使濾池投入過濾工況。

上述濾池反沖洗的開始與結束的控制方式可以交叉組合應用，也可以將幾種方式共同應用，當其中的條件之一達到時，即應當開始或結束反沖洗。另外，控制系統還應具有隨時人工指令強制反沖洗的功能。

反沖洗進行的方式有采用各濾池連續順序進行的，也有采用各濾池分別按各自的條件控制、獨立進行反沖洗的。

一般在生產上不允許多座濾池同時反沖洗，在控制系統上應當采取相應的措施。

2、虹吸濾池的運行控制實例

以可編程序控制器為核心、以U型氣水切換閥為執行元件，進行虹吸濾池運行的自動控制。

根據不同的工藝條件，可以按下列3種方式控制虹吸濾池的運行。1)自動控制方式：根據各格濾池水位(濾池水頭損失)上升到達反沖洗水位 的先后順序進行操作，依次控制濾池的反沖洗。

2)定時控制方式：以每格濾池的過濾時間為依據進行反沖洗控制，每當濾池 工作達16---24h(可調)時進行一次反沖洗；

3)手動控制方式：由值班人員根據具體生產情況，手動選定某格或某幾格濾 池反沖洗，反沖洗過程由控制裝置指令自動完成。

下面著重介紹自動控制運行方式。

在每格濾池都裝有浮球液位檢測裝置以檢測濾池運行工況，過濾周期后期。當濾池水位上升到反沖洗水位時，液位檢測裝置發出反沖洗信號，控制裝置控制執行機構完成此格濾池反沖洗過程。

即：1)破壞小虹吸；2)形成大虹吸；3)反沖洗計時，4)破壞大虹吸，5)形成小虹吸；6)反沖洗完畢(濾池恢復正常過濾)，當有兩格或兩格以上濾池到達反沖洗水位時，控制裝置根據各池水位到達的先后次序按先到先沖的原則，依次對此部分濾池進行反沖洗。為保證沖洗強度，反沖洗時間從大虹吸形成后開始計時，保證每次只沖洗一格。

自動控制流程見圖

第三節、氯氣自動投加與控制技術

1、氯氣投加系統與設備

氯氣的投加方式主要可分為兩種形式：即正壓投加和真空投加。傳統的加氯方式多采用正壓投加。采用正壓投加時，由于所有的投加管線都處于正壓狀態，一旦發生故障或者管線破裂，容易出現氯氣泄漏事故，安全可

靠性低、設備維護量大。同時，氯氣投加主要依靠經驗，精度不高，難以保證水質標準和余氯合格率。而真空投加，由于所有的投加管線都處于真空狀態。即使管道出現破裂，也不會出現泄氯現象．具有很好的安全可靠性。

根據真空投加的原理．真空加氯機加氯系統由氣液分離器、真空調節器、加氯機、取樣泵、余氯分析儀、水射器、漏氯檢測儀等組成。

2、氯氣投加的自動控制

對于氯氣的自動投加控制，按控制系統的形式劃分，可以有以下幾種： 1)流量比例前饋控制：即控制投加量與水流量成一定比例； 2)余氯反饋控制：按照投加以后水中的余氯進行反饋控制；

3)復合環控制：即按照水流量和余氯進行的復合控制，或雙重余氯串級控制等，(4)其它控制方式：加以pH值和氧化還原電勢為參數進行控制等。

根據具體情況，對于前加氯和后加氯，宜采用不同的控制方式。

前加氯系統主要目的是殺死水中的微生物或氧化有機物，對投加量準確性要求不高，以采用原水流量進行比例投加為好。

投加量控下式確定：

式中：Y------前加氯的投加量； K------單位原水投氯量；

Q------與投加點對應的原水進水量；

后加氯系統主要目的是對水進行消毒，并使管網水中保持一定的余氯量。這是保證出廠水滿足衛生學指標要求的把關環節，必須嚴格控制。由于要求水中的余氯量位比較恒定，而濾后水的需氯量是個變值。采用流量比例控制很難達到要 求。因此，可采用投氯后水余氯簡單反饋控制、復合環控制等方式。

前饋反饋復合環控制就是按前饋流量比例和余氯反饋進行復合調節。前饋比例調節可以迅速地調整由于處理水量變化產生的氯需求變化；反饋調節可以對余氯偏差進行更精確的修正，調節特性較簡單反饋控制有所改善(見上圖)。但是這種調節方式仍不能解決水質迅速變化所產生的問題。

3、應用中的一些問題

1.投加點和取樣點的選擇相當重要。可以根據工藝要求選擇確定氯氣投加點，而選擇取樣點時必須保證氯溶液與待處理水能充分混合，又不產生過長的滯后時間，以便控制器能及時地對加氯工藝進行控制。為保證充分混合，可以采用機械攪拌、彎頭混合、噴撒擴散器等方式。一般說來，對于飲用水系統，取樣點與加氯注入點之間的距離應十倍于管道的直徑。

余氯檢測是實現控制調節的重要環節，為了加氯及控制系統的正常工作．必須保證余氯檢測的精確可靠性，這就需要采用質量良好的余氯檢測設備，并配備有一定專業技能的專門人才，定期監測和維護加氯與控制設備。

由于氯氣危害性很大，因此設計加氯及控制系統時，對整個系統的安全性能必須引起足夠的重視：

實際使用經驗表明。采用自動加氯，能隨時根據水量和水質的變化對加氯量進行調節，出廠水余氯合格率可達到99.9％以上，比傳統方式有明顯提高，并且使液氯的耗量有所降低。

第四節、供水企業SCADA系統

1、水廠自動監控系統的組成與形式

隨著計算機及控制技術的發展，出現了集中式控制形式．出中心控制室的一臺計算機系統對各個環節的參數進行巡回檢測、數據處理、控制運算，然后發出控制信號，直接控制被控對象。

一臺計算機體往往同時控制多個回路、即多個水處理工藝環節。在這種控制系統中，集中檢測、控制運算工作量大，要求計算機功能強大，有很高的可靠性。

進入70年代以來，以微處理器為核心的各種控制設備發展迅速，使得控制系統的形式也發生了相應的變化、結構組成種類很多。當前水廠采用的自動控制系統的結構形式，從自控的角度可以劃分為SCADA系統、DCS系統、IPC+PLC系統、總線式工業控制機構系統等。(1)SCADA系統

由一個主控站和若干個遠程終端站組成。該系統聯網通訊功能鉸強。通訊方式可以采用無線、微波、同軸電線、光纜、雙絞線等，監測的點數多，控制功能強，該系統側重于監測和少量的控制．一般適用于被測點的地域分布較廣的場合，如無線管網調度系統等。該系統的基本特點是：

1)組網范圍大，通訊方式靈活。可以實現一個城市或地區那樣的較大的地理分布的監測和控制。

2)系統分為主控機和遠程終端機兩部分，終端機處理能力較小。3)系統實時性較低，對大規模和復雜的控制實現較為困難。

(2)DCS系統

DCS稱為集散型控制系統。是由多臺計算機和現場終端機聯接組成。通過網絡將現場控制站、監測站俐操作管理站、控制管理站及工程師站聯接 起來，共同完成分散控制和集中操作、管理的綜合控制系統。DCS側重于連續性生產過程的控制。該系統的基本特點是： 1)采用分級分布式控制。系統按不同功能組成分級分布子系統，各子系統執行自己的控制程序，處理現場輸入輸出信息，減少了對系統的信息傳輸量，使系統應用程序較為簡單。

2、水廠SCADA系統的功能

(1)水質優化。通過自動化控制系統的調節，提高給水水質的安全可靠性、并降低水處理系統的運行費用。例如可以根據濾池出水濁度及原水水質情況，控制系統自功調節沉淀池出水濁度目標，在保證出廠水水質合格的前提下，實現水處理系統運行的總費用最低(藥劑費用、排泥水費、濾池反沖洗水費之和)。(2)能耗優化。水廠是耗能大戶。通過自控系統的調節，可以最大限度地節約能耗，例如通過對取水泵站和送水泵站水泵電機的調速控制，使之按恒定流量或恒定壓力方式運轉避免能量浪費，即實現能耗優化。

(3)單體構筑物運行優化。可以根據系統總體運行條件要求(原水水質、產水量等，各控制單元對各個水處理構筑物的運行工況進行自動調節，通過改變投藥量、排泥工況、反 沖洗周期及沖洗時間等實現各構筑物在最優工況下運行。為了實現上述要求，典型的水廠自控系統功能介紹如下： 1)中央控制室的軟硬件配置與功能

中央控制室的硬件配置采用如下方案：

a)三臺電腦：一臺用于控制，一臺用于監視報管和報表輸出，另一臺用于驅動模擬屏，用于控制和監視的兩臺電腦可以互為備用，大大提高系統的可靠性。b)三臺打印機：一臺打報表，一臺作報警輸出，一臺作屏幕監視的硬拷貝。c)配置大模擬顯示屏或高清晰度投影機，用以顯示工藝流程及水質參數、過程參數、設備狀態等。

軟件配置：自控系統軟件分為各分控站PLC應用程序和中控室上位機主控軟件，主控軟件具有方便靈活的系統組態功能，良好的人機界面，完善的數據采集、監測、控制和信息處理功能，系統有良好的可擴充件，方便與其它系統聯網等。2)取水泵房控制。包括水位監測，電源、水量、水質等方面的參數監測．水泵電機的開停、調速控制．閥門的開關、調節控制等。

3）投藥控制。包括絮凝劑、消毒劑、助凝劑等的投加按制與設備運行狀態檢測；

4)反應池、沉淀池的自動排泥控制，回收水池的水泵及液位控制等。5)濾池控制。包括過濾和反沖洗的自動控制。

6)送水泵房控制。對水泵機組、閥門的啟停、水泵的轉速等進行控制。

第五章：污水處理廠的檢測儀表與ICA技術

第一節、污水處理廠常用檢測方法與儀表

1、概述

與給水處理廠相比，污水處理廠的處理方法、工藝流程、污水和污泥的指標等都有很大不同，其檢測項目與方法也有很多特殊性。本節主要介紹一些活性污泥法污水處理廠中員常用的檢測方法及其儀表設備。

2、污泥濃度的檢測方法與儀表

由于污水處理過程中污泥產量大、成分復雜，污泥處理與處置是污水處理系統中重要的組成部分，所以污泥的檢測也占有重要的地位。

污泥濃度的檢測方式有光學式、超聲波式和放射線式等，一般對低濃度污泥的檢測多采用光學式、對高濁度則多采用超聲波式。2.1 MLSS濃度的檢測

MLSS濃度—般在1500-4000mg／l之間，屬于低濃度污泥，常采用光學式檢測計。光學式檢測儀又分為透射光式、散射光式和透光散射光式3種。在使用MLSS檢測儀時應注意以下事項：

1)為了避免由于檢視窗口的污染引起的檢測誤差，應當定期清洗。2)為了避免由于來自上方直射日光等強光的射入引起的誤差，檢測儀的傳感器部分常常放置在水面以下30-50cm處：

3)由于MLSS檢測儀是根據光學原理測定濃度，當被檢測的混合液顏色變化影響透光率變化時，宜使用受其影響較小的透光散射光式檢測儀。

4)在對MLSS檢測儀進行較正時，將MLSS的分析值和檢測儀的測定值進行比較，并作成表示相關關系的曲線圖，用來校正檢測儀。

2.2 污泥濃度檢測儀

污泥濃度較高時常采用超聲波式濃度檢測儀：將—對超聲波發射器與 接收器相對安裝在測定管兩側，超聲波在傳播時被污泥中的固形物吸收和分散而發生衰減，其衰減量與污泥濃度成正比，通過測定超聲波的衰減量來檢測污泥濃度。試樣中的氣泡也會引起檢測誤差。它的優點是受污染的影響較小，缺點是間歇式檢測。使用時應注意的事項如下：

1)試樣中的氣泡將異常地增大超聲波的衰減量而引起檢測誤差； 2)當有加壓消泡裝置時，應定期檢查加壓機構和空氣壓縮機；

3)當由于季節變化而引起污泥顆粒形狀的變化，應用正常的污泥檢測結果來校正。

3、污泥界面的檢測方法與儀表

為了進行必要的污泥管理必須設置污泥界面計，它也是利用光學和超聲波的原理來檢測，在設置和檢測時，還應注意藻類與氣泡的影響，以及污泥界面的凹凸不平等引起的誤差；分位光學式和超聲波式。

4、有機物的檢測方法與儀表(1)COD自動檢測儀

是將指定的檢測的步驟自動化了的儀器，每隔1-2h間歇自動檢測，根據氧化分解的條件有酸性法檢測儀和堿性法檢測儀。通過更換試劑、也有酸性法和堿性法兩種方法交替使用的儀表：酸性法適用于水樣中含微量氯離子或不含氯離子的檢測，而堿性法受氯離子影響不大，所以用于含有大量氯離子水樣的檢測。(2)TOD自動檢測儀

TOD的檢測原理是將水樣和含有一定量氧的載流氣體一起，送人高溫加熱后的催化劑填充燃燒管中，使水樣中的有機物氧化分解，然后測定消耗的氧量。

(3)UV計 利用溶解件有機物吸收紫外線范圍波長的光的特性，將水樣連續送進測定瓶，用紫外線照射，然后根據其吸光度來檢測其污染程度，在各種有機物中，有的不吸收紫外線最大波長光，也有完全不吸收紫外線光的有機物。但是，二級處理水的UV與COD往往有很好的相關關系。

(3)TOC計 有兩種方式，一是首先利用低溫加熱催化劑檢測無機碳，然后把無機碳的值從總碳中減去的檢測方式，稱雙通道方式；二是預先將水樣用鹽酸調至酸性．然后用氮氣吹脫水樣中的無機碳后，再送入高溫催化劑填充管進行檢測的方式，稱為單通道方式。

第二節、污水處理系統ICA技術 ICA技術簡介

儀表、控制和自動化(ICA)技術在污水處理領域的重要性越來越明顯，在未來10～20年內其投資將占整個污水處理系統投資的20％ ～50％。

ICA技術可為污水處理廠的運行帶來以下主要優勢： ①降低系統的運行能耗，保證系統的高效運行； ②保證出水水質穩定并滿足污水排放標準；

③增加污水廠的處理能力，在現有污水廠反應器容積下充分提高系統的脫氮率，無需改建或擴建污水處理廠。ICA技術的限制性因素和發展動力

目前ICA技術并沒有在污水廠獲得廣泛應用，其主要原因有：

① 不完善的教育-培訓-知識體系； ②風險投資者或組織機構之間缺乏合作； ③缺乏應用ICA技術所能帶來的經濟效益的認識； ④檢測工具不可靠、不穩定；

⑤污水處理廠設計存在限制性因素，排水收集系統不完善； ⑥ICA技術缺乏透明度以及軟件和儀器行業不規范。ICA技術的發展動力如下：

①逐漸嚴格的污水排放標準； ②污泥減量的需求； ③經濟動力；

④降低運行能耗和增加產出的需求； ⑤污水處理廠的設計越來越復雜； ⑥污水再生回用等觀點的出現；

⑦新型、便宜、操作簡單技術的出現(如計算機和網絡技術)。ICA技術的應用現狀 目前，我國污水處理廠的自控系統一般設置手動與自動兩套系統。由于小型污水處理廠(如啤酒廠、飲料廠、味精廠等)資金不足、技術力量薄弱及生產的季節性等原因，所采用的檢測儀表大部分是國產的離線儀表，監測手段為取樣后測定各水質指標，然后根據測定結果調整設備的運行狀態。由于這些儀表的準確性差且非連續性監測，故設備運行狀態的調整滯后，常常導致出水水質不穩定。

一些大型污水處理廠為了實現自動化控制、保證出水水質達標，或借鑒國內外先進的技術和經驗自行開發，或利用政府投資和國外的優惠低息貸款成套引進德國、丹麥、澳大利亞等國的污水處理工藝、設備、監測儀器儀表、自控系統及相應的軟件。由于設備配套性好、技術先進、自動化程度高，系統能夠連續、穩定地運行，并能保證出水水質達標。

但上述運行未考慮系統的控制優化，僅僅保證了系統連續運行這一最基本要求，對出水水質的達標是基于足夠大的反應器或較高的曝氣量，這就造成國內污水處理廠運行和管理費用約是國外的2倍，而運行管理人員數又是其若干倍，且大部分已建污水處理廠仍處于人工操作狀態，至今未考慮其過程控制和運行的優化。污水處理系統ICA技術的發展趨勢

未來1O年污水處理面臨的主要問題是新建或升級現有污水廠以實現脫氮除磷的深度處理，因此對營養物去除效果的控制是ICA技術一個重要內容。調查發現對更便宜和更穩定的在線傳感器需求較大，尤其是營養物測定裝置。對儀器的冗余、傳感器綜合數據質量的監測和故障監測系統的需求也很大。除常用類型的傳感器，還需要一些新型技術如軟件傳感器、綜合芯片傳感器、在線成像分析、石英結晶體微平衡傳感器、激光和超聲波傳感器、滴定傳感器、熒光DNA傳感器、抗體探針及其他類型的生物傳感器，這些傳感器不是間接地從DO濃度、COD濃度和營養物的測定信息來估計系統的運行狀態，而是通過獲得微生物內部更多的信息來表征系統的運行狀態。

在控制和自動化領域，實現高級控制工具(模型預測控制、模糊邏輯、神經網絡、多變量統計分析、在線模擬)的穩定高效也是ICA技術發展的趨勢，基于軟件的監測和探測技術也是其未來發展的重要領域。污水處理系統的過程控制發展很快，國外專家普遍認為監控、污水廠處理系統的綜合性控制將是ICA技術在2010年的主要應用方向。

同時還需有較好的本地控制(單元過程控制)，避免局部最優化。對于先進的ICA技術，最重要的是運行操作人員理解創新性的控制策略并在實際中得到廣泛應用。

此外ICA技術的發展還需結合遙測技術、高速數字技術和網絡技術的發展，使大量小型污水處理廠安裝遠距離監測和控制系統后，不再需要運行人員，通過遙測就可實現污水廠的控制。由于不同的控制策略及其性能一般。

第六章：污水處理廠的監視與自動控制

第一節、污水泵站的自動控制及設備

1、污水泵站的檢查與維護

由于控制電路只要在起動、停止和增減負荷時就動作，很容易發現其故障。而保護電路只有在發生故障時才動作，不易發現其存在的隱患。因此，有必要認真檢查保護電路。

高壓與低壓動力電路，控制電路和儀表電路的絕緣電阻的測定應分別進行。

2、啟動

啟動應注意以下事項。

(1)在起動泵時，既要確認泵本身也要通過操作盤的指示燈等否處于啟動狀態，然后打開操作開關。

(2)進入正常運轉時，記錄電流、功率、轉數、壓水管閘閥的開啟度、運轉啟動時間等必要事項。·

(3)由于有關連動機構的故障，泵在啟動過程中停止時，假如又正在下雨啟動泵。而且又沒有足夠的時間來修復的情況，將控制方式改為單個手動控制啟動，3、停泵

停泵時應注意以下事項。1)應當檢查是否按規定順序停泵。

2)停泵后，檢查有關連動機構是否處于能夠啟動的狀態。

3)對于吸入式起動的污水泵，由于滿水水位計的濾網經常被懸浮物堵塞，因而應該到泵的運轉現場檢查是否有堵塞現象，具體地說，污水泵的自動控制是根據污水泵站集水池的水位計給出的測定值，保持某一范圍的水位，根據流量計維持設定的流量，來自動進行污水泵的啟動、運轉、電機轉數和壓水管閘閥開啟度的調節、停泵等一系列操作。

由于季節變化或服務面積的增減引起流入污水量變化時，應及時將運轉的設定值調到最優。此外，為了使污水泵的運轉時間平均化、還應當進行開啟的優先順序和運轉機組的選擇。

當進行自動化記錄時，應當經常檢查起動和停泵等是否按照設定值動作。

4、污水泵站的遠距離監視控制

遠距離監視控制是指通過有線或無線通訊，由設在遠處的監視控制盤發出對被控制對象的狀態監視和控制所必要的操作指令和動作監視。

在這種控制方式中，遠距離監視控制設備具有監視、控制和檢測等三種功能，因此又稱遙感遙測遙控設備。

遠距離監視設備又分為具有監視和檢測兩種功能和只具有監視一種功能的設備，一般前者稱遙感遙測設備，后者稱遙感設備。

此外，遠距離監視控制方式中，又分為操作人員分別進行監視、判斷和操作的方式，和在具備自動控制與自動操作設備基礎上操作人員僅作出判斷給出設定值的指令的方式，以及具有上述兩種功能的方式等不同的控制方式。

除以上功能以外，根據管理方法不同，有的還能給出記錄機器的運行、停止和檢測值等每日和每月的報表，另外，由于信號及其傳送方法的不同，控制場所與被控場所的連絡方式也有很多種類型。

水泵機組的控制策略

國內排水泵站水泵機組的控制，多數都根據集水池水位控制水泵投運的臺數，水位高時多開泵，水位低時少開泵。顯然僅僅根據水池水位來控制水泵是不科學的，這是因為上述控制策略只考慮了集水池的水位高低，并沒考慮其水位變比速率。

因此，不僅要根據水位，還應考慮水位的變化率，根據集水池的進水流量Q優化設定投運水泵的臺數，使水泵的排水量追隨進水量的變化，力求維持兩者基本平衡。這樣，將水位控制在—個較小的范圍內波動，并且避免了水泵的頻繁啟停。

第二節、生物除磷脫氮系統的控制及優化

1、生物除氮系統控制及優化 1.1 曝氣量和DO濃度的控制

曝氣量控制的目標是在滿足硝化水平的情況下，盡可能降低曝氣量，在硝化滿足時，COD的去除一般很容易滿足，由于缺氧狀態下也可吸磷，所以磷的去除也易于滿足，降低曝氣量不但提高硝酸氮的去除率，而且可以降低曝氣能耗。

1.2 內循環回流量的控制

內回流量的控制主要是維持缺氧區末端硝酸氮濃度處于較低的設定值（1-3mg/l），可以通過PID控制器實現控制策略，應用硝酸氮測定儀來測定缺氧區末端硝態氮濃度，也可以測定回流液中的硝態氮濃度建立前饋－反饋控制器。

1.3 外加碳源投加量的控制

外加碳源投加控制的策略一般是維持缺氧區末端的硝酸氮濃度處于一個較低但非零的值來實現。另外在內循環回流量恒定時，需確定一個使平均出水硝酸氮濃度滿足要求的內循環量，為了最優控制反硝化過程，提高進水COD的利用效率，需要綜合控制內循環回流量和外加碳源投加量。1.4 SRT和污泥排放量的控制

不管是否需要進行污泥的穩定化處理，SRT應盡可能低，并保證完全硝化。眾所周知，SRT的控制響應較慢，但對于如何有效控制污泥排放莫衷一是。對于給定的污水處理廠，合適的控制策略與污水處理廠的特定設計、運行負荷有關，需要注意的是：SRT是一個平均值，是系統運行負荷的表征，并不能通過簡單的污泥排放來實現。

1.5 回流污泥量的控制

以回流污泥量作為主要控制目標控制反應器內的污泥濃度是危險的，尤其當二沉池的實際固體容量不確定時更加危險。進水負荷的隨機變化性將導致二沉池水力負荷以及二沉池泥水界面的巨大波動，當二沉池污泥層高度接近出水堰時，可能導致污泥大量流失從而嚴重影響出水水質。

以二沉池的污泥層高度作為控制目標實現污泥回流量的控制是一個相對合理的控制策略。

2、生物除磷系統優化設計

合理的生物除磷工藝設計是實現污水處理廠運行優化的關鍵，是獲得較好出水的基礎，設計可分為一下幾個步驟： 2.1 準確估計進水特性

一般情況下，每去除1mg磷酸鹽需要20mgCOD，為了準確估計生物除磷的能力，應首先確定進水中易于生物降解BOD的含量，如果無法獲得該信息，生物除磷模型確定生物除磷能力所需的一些條件以及計算厭氧池容積都會受到限制。

2.2 估算生物除磷能力

在選定厭氧池容積的條件下，計算聚磷菌所占比例以及出水正磷酸鹽濃度，厭氧池體積的選擇應以厭氧停留時間確定，即根據聚磷菌的數量以及VFA的存在量、吸收量來計算厭氧停留時間。

生物除磷能力應重復估算，當計算的出水正磷酸鹽濃度無法滿足排放標準時，可以采取一定的措施。

2.3 確定厭氧池的結構

1）采用推流結構可通過厭氧區分格或加大長寬比來實現厭氧池的推流特性。2）厭氧池前可以添加一個體積很小的厭氧選擇器，以避免污泥膨脹； 3）通過選擇關閉攪拌器的個數，來延長厭氧區水力停留時間。

2.4 促進缺氧吸磷

當污水中COD(SA)：P比值較低時，工藝設計時應加強缺氧區吸磷的能力，由于反硝化和吸磷同時實現，所以相對于好氧吸磷可以節省有限的碳源，所以在設計時，在厭氧池后必須存在一個缺氧段，現在許多生物除磷污水廠的實際結構采用這種方法。如今在反硝化除磷技術的典型工藝有兩種：雙污泥系統和BCFS生物化學除磷工藝。

2.5 應用實時控制策略

生物脫氮控制應加強曝氣和內循環硝化液回流量的控制，利用硝酸鹽、氨氮和ORP在線儀來優化氮的去除。

另外也要保證脫氮過程的穩定性，當運行不穩定時，不可避免的導致回流污泥中硝酸氮濃度的增加。除了控制生物除磷過程，對輔助化學除磷藥劑的投加也應進行充分的控制。

在進水濃度變化時，應避免過量曝氣或化學藥劑投加不足，其控制可以根據污水流量或出水正磷酸鹽濃度來確定。

第三節、污水處理廠的控制及應用

1、污水預處理設施

這種控制一般根據監測進水渠水位來進行，當然，對于分流制排水管網且沉砂池數很少的小規模污水處理廠，有時也不控制沉砂池的運行數目。此外．為了防止污水量的突然增大或水泵的故障而引起泵房進水，應當能夠實現進水閘門的緊急關閉。

粗隔柵一般用手動控制，機械式除渣機也常在現場單獨控制。細隔柵一般用自動定時器進行間歇運轉控制，最近也有根據監測隔柵前后水位差進行自動除渣控制的。傳送帶等附屬設備也常與除渣機連動運行。

2、初沉池

刮泥機的運行方式取決于沉淀池的形狀和刮泥機的種類。由于在圓形沉淀池的刮泥周期長，因而刮泥機連續運行。而長方形沉淀池的鏈帶式刮泥機的刮泥能力很大、沒有必要連續運行，可用定時器進行間歇運行的自動控制。

除沫設備常用管式集沫裝置，目前又開始采用浮動式泵來除沫。一般都采用定時間歇自動控制。

排泥泵的常用控制方法包括，只靠定時器來控制其開閉，或者聯用定時器與流量計進行控制，用定時器來決定泵的啟動，用流量計來控制停泵，每日排放定量的污泥。按這種方法運行時，應當注意若排泥泵的運轉時間過長則排除的污泥濃度將降低，若間歇時間太長則可能引起堵塞等故障，因此，應合理地選擇間歇自動控制的停泵與運行時間。

3、曝氣池

在向曝氣池供氣的控制中，曝氣池控制和鼓風機控制是密切相關的。控制鼓風機時可分為定供氣量控制、與流入污水量成比例控制、DO控制等。在實施這些控制時，通過曝氣池不同部件的空氣量調節閥，進行供氣量分配的控制。反之，通過控制曝氣池來實現上述控制時，則必須控制鼓風機供氣管道出口壓力一定。普通活性污泥法與階段曝氣法等的回流污泥量一般占進水流量的30％左右為宜．但是為了提高處理效率，保證處理效果，往往根據進水有機負荷變化來調節回流污泥量。常用的回流污泥調節方法有定回流污泥量控制、與進水量成比例控制、定MLSS濃度控制、定F/M控制。

4、污泥脫水預處理設施 4.1 藥品溶解控制

熟石灰溶解的控制是，將貯存在筒倉或加料斗上的熟石灰用傳送帶送到溶解他，形成溶解濃度為15％---20％的乳狀物，溶解方式分為間歇式或連續式。4.2 投藥量控制

一般按污泥量與藥品成一定比率控制投藥量，用污泥流量計和濃度計 檢測的污泥流量和污泥濃度來計算固形物(干污泥)質量，據此按一定比率控制投藥量。

5、污泥脫水機

脫水機的種類有真空濾機、板框壓濾機、離心脫水機、帶式壓濾機等，它們各自的控制方法也有所不同。不同種類的脫水機其脫水效率也有差異，也不能指望通過自動控制來大幅度提高效率。可是，為了使這些復雜的脫水裝置穩定運行，尤其在多臺脫水機同時工作時，進行適當的管理可提高其可靠性，因此，脫水機的自動控制一直受到高度重視。

以前多采用繼電器和計時器進行自動控制，近年來，更多地采用容易修改順序的專用順序器和微機來控制。5.1真空濾機的控制

為了使真空濾機保持具有額定的過濾能力，應當控制污泥轉筒中保持一定的污泥量，一般通過檢測轉筒中的污泥量和調節進泥管上的閘閥進行控制。在運行中真空過濾機容易出問題的是濾布變形，遇到這樣問題時．可用壓氣缸來修復。如果用這種方法也難于修復時，安全開關將動作，脫水機的運轉將自動停止。作為附屬設備的真空泵隨真空濾機一起連動運轉。此外，有人正在研究通過檢測濾餅的含水率和厚度，對真空濾機轉筒的旋轉速度進行反饋控制。5.2壓濾機的控制

壓濾機的脫水程序是過濾(壓入污泥)---壓濾---干燥(吹入空氣)---卸開板框(排出濾餅)---沖洗濾布---合上板框等工序反復進行的間歇運轉，基本上是順序計時器控制，因此，壓濾機需要控制的因素是過濾和壓濾時間。當污泥壓入板框的壓力超過設定值時，安全閥自動關閉停止送泥與過濾。可以根據濾餅的含水率或過濾速度的檢測結果，適當地修正壓濾時間的設定值。此外，還有為了使污泥濾餅含水濾保持一定的合適值，通過檢測壓濾機分離出的濾液量，來控制過濾和壓濾時間的控制方法。

第二篇：給排水工程監理控制要點

給排水工程監理控制要點

1.給排水監理的主要工作

在給排水施工中，監理的質量控制工作主要包括：負責編制本專業的監理實施細則；在總監理工程師授權范圍內對本專業施工的質量、進度、投資實施監理；審查安裝單位報送有關設備的安裝和調試計劃及其它施工方案、申請及工程變更，并向總監提出報告；審查安裝單位申報的工程完成情況統計報表及支付申請報告，向總監理工程師提出處理意見；負責本專業的隱蔽工程驗收及分項工程驗收；負責編寫分管專業的有關索賠及工程項目、單價等變更調查報告，并向總監理工程師提出處理意見；詳細填寫分管的監理日志，審閱監理員填寫的值班記錄，指導監理員工作，及時發現并處理本專業在施工過程中所出現的施工技術問題；定期向總監理工程師匯報本專業監理工作實施情況，對重大問題及時向總監理工程師匯報和請示；負責本專業監理資料的收集、匯總及整理，參與編寫監理月報；核查進場材料、設備、構配件的原始憑證、檢測報告等質量證明文件及其質量情況，根據實際情況認為有必要時對進場材料、設備、構配件進行平行檢驗，合格時予以簽認；負責本專業的工程計量工作，審核工程計量的數據和原始憑證。

2.施工前的監理工作

2.1設計圖紙的交底和相應變更

對設計文件的充分了解是監理工程師對工程質量控制所必做的準備工作之一。作為監理工程師,需要熟悉施工圖,清楚給排水管道室外和室內的連接處,墻壁、樓板的位置標高和安裝方案。

2.2詳細審核施工組織的設計

在給排水的監理工作中應以監理工程師為核心體系,確定監管項目所需的技術措施和組織措施,在工程施工過程中按監理細則實施工程項目的監理。在工程開工之前必須將總承包商和各分包商的工程承包范圍劃分清楚,并把各個施工單位的質量責任明確下來。

2.3對進場材料的檢驗要求

原材料的的質量高低是保證給排水工程順利完成的基礎。所以,在進行給排水工程的施工時,監理工程師要加強對材料的監管。根據監理規范的要求,不管是業主供應材料還是由施工單位采購材料,監理對其質量都要嚴加控制,在材料進場之前要提前報驗,不合格的產品不允許進場。

2.4施工前的監理準備

(1)仔細審閱,熟悉圖紙,掌握質量驗收規范,技術規程及相關標準；

(2)認真審核施工單位的“給水排水施工組織設計或施工方案”；

(3)協助業主進行設備材料的訂貨工作,按設計、施工單位要求提出供貨時間、數量、質量要求；

(4)與其他專業的圖紙進行校對,防止施工中出現不應有的延誤或返工；

(5)對施工單位的施工機械、檢測儀器、計量器具應做好檢查工作,應有相應計量部門、質檢部門的檢測合格證等；

(6)督促施工單位準備好與本工程有關的規范、標準、技術規程、圖集；

(7)收集相關資料,與有關人員進行交流,為監理工作的順利實施做好準備。

3.施工中的監理工作

3.1 工程(包括土建基礎、主體結構)施工階段

主體結構的施工階段,當排出管和引入管穿越建筑物時,監理工程師應跟蹤檢查施工單位是否按照要求預留了孔洞,設置了套管。

3.2 主體裝修施工階段

在主體裝修施工階段,管道經過建筑物的結構伸縮縫、抗震縫及沉降縫時要求設置補償裝置，安裝PVC排水管時須按要求設置伸縮節,且伸縮節間距不得大于4m。

3.3 建筑給排水工程驗收階段

管道工程質量檢查的主要內容包括:管道的平面位置、標高、坡向、管徑、管材是否符合設計要求，管道、支架、衛生器具位置是否正確,安裝是否牢固。

3.4 室外工程監理

室外施工前,應根據施工的需要進行巡視,對現場地貌、地形、建筑設施、各種管線及設施的情況,還有施工環境有充分了解。

3.5 室內安裝監理

在室內現在給水支管大多在墻和板內進行暗裝,不管采用開槽或是鋼筋籠內的暗裝,均對以后管道腐蝕及漏水后的檢修帶來極大的困難。所以,管道的耐腐蝕性尤為重要。

3.6 施工中的監理

(1)檢查、復測相關設備基礎、預埋件、預留孔(洞),做到準確無誤；

(2)檢查施工技術和工藝流程是否符合設計規程的要求；

(3)閥門安裝前,應做強度和嚴密性試驗；

(4)檢查管道上使用的壓制彎頭、彎頭的外徑與管道的外徑是否相同,檢查管道的連接是否符合規范的要求；

(5)地下室或地下構筑物外墻有管道穿過的,應采取防水措施;對有嚴格防水要求的建筑物,必須采用柔性防水套管；

(6)管道的接頭或焊接不得設置在墻內或樓板內,暫時不接的管口要用堵頭堵好；

(7)檢查給水、排水管道的坡向、坡度是否符合設計及規范要求；

(8)檢查管道支架、吊架、管卡是否符合設計或規范要求；

(9)各種承壓管道系統和設備應做水壓試驗,非承壓管道系統和設備應做灌水試驗及通球試驗；

(10)協助業主把好設備配件材料購置關,核對設備型號、材料規格,審核供貨商的信譽、供貨能力、供貨期限等；

(11)工序交接過程的檢查,要求施工單位對已完工序,通過自檢、專檢后,填寫檢查批質量驗收單,報監理檢查合格,簽證后方可進行下道工序；

(12)重要的工序要做好跟蹤旁站工作,做好及時控制與預控相結合；

(13)做好工程量計量核實工作,對不合格的工程不予計量；

(14)對隱蔽工程,隱蔽前應做好相應的各項試驗,經各項檢驗合格后,方可進行隱蔽,并形成文字記錄；

(15)發生工程質量事故時,應及時通過甲方發出停工指令,分析事故原因,制訂整改措施,通過批準后,貫徹執行整改措施,并重新進行試驗、檢查、驗收；

(16)要求施工單位嚴格執行“主控項目”和“一般項目”的規定,資料填寫要簡明、清晰、真實。

3.7 調試、分部工程驗收工程的監理

(1)檢查管道的沖洗、吹掃、試壓、嚴密性試驗、防腐、保溫、支吊架等工作,檢查給水的水質化驗及污水處理的情況,對檢查工作做好相應記錄；

(2)分部工程驗收前,重點檢查設備單位試車及系統調試,是否達到設計或規范要求,其使用性能、安全參數、總體外觀等是否符合要求；

(3)審核竣工圖紙及其他各類資料是否齊全、真實、有效；

(4)整理歸檔文件資料；

(5)編寫專業監理總結。

4.施工監理中應注意的問題

4.1 分項工程施工前做好協調工作

給排水施工由于工程投資較少，加之承包商不重視，經常不配備專業人員；或由于工程分包情況，彼此缺少溝通。在土建主體施工階段，需要預埋、預留時，人員卻沒有到崗。這就需要在工程監理例會上即時提出，展示出對工程質量的預控職能，做好施工工序的有效銜接。

4.2 在土建基礎和主體結構施工階段

在主體結構施工階段，這時的主要工作就是預埋套管和預留孔洞。要重點檢查預埋和預留有無遺漏，位置是否正確，固定是否牢靠。很多工程由于各方面的原因，漏留或位置不正確。在裝修階段，大量開孔，或勉強安裝，嚴重影響防水性能和美觀。

(1)在排水系統的排出管及給水系統引入管穿越建筑物基礎處、地下室或地下構筑物外墻處，應跟蹤檢查是否按設計及施工規范要求預留了孔洞和設置了合格的套管，并要求管道安裝完成后其上部凈空不得小于建筑物的沉降量，一般不宜小于150mm。

(2)安裝在一般樓板處的套管，其頂部高出裝飾地20mm即可，而安裝在衛生間及廚房內的套管其頂部應高出裝飾地面50mm，套管底部應與樓板底面平安裝在墻壁內的套管，其兩端應與飾面平。

4.3 在裝修階段裝修階段是給排水施工的高峰時期，施工時應注意以下問題:

(1)管道經過建筑物的結構伸縮縫、抗震縫及沉降縫時要求設置補償裝置；安裝排水塑料立管時必須按設計、圖紙要求的位置設置伸縮節，如無設計要求，伸縮節間距不得大于4m。排水立管上應按規定設檢查口，檢查中心距地面一般為1100mm，并應高于該層衛生器具上邊緣150mm。穿墻套管與管道之間縫隙宜用阻燃密實材料填實，且端面光滑。注意檢查是否有管道的接口設置在套管內。排水管道的各合流處應采用斜三通或順水三通。要求生活污、廢水排水管安裝時不得穿越臥室、門廳等房間。雨水斗與基層接觸處要留寬20mm、深50mm的凹槽，嵌填密封材料；同時要求在水落口周圍直徑500mm范圍內做成不小于5%的坡度。廁所、盥洗室、衛生間、未封閉的陽臺以及建筑物的管道技術層內應設置地漏，并應要求施工單位將其安裝在地面的最低處，無存水彎的地漏應帶水封且水封深度不能小于50mm。當清掃口設置在樓板或地坪上時應與地面平，污水管起點的清掃口與污水橫管相垂直的墻面的距離，不得小于150mm。

(2)閥門安裝前需進行強度和嚴密性試驗。試驗應在每批種抽查10%，且不少于一個，主干管上的閥門起切斷作用的閉路閥門，需逐個進行強度和嚴密性試驗。閥門強度試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，閥門嚴密性試驗壓力為公稱壓力的1.1倍。

(3)給水系統需進行試壓。設計無說明的按1.5倍工作壓力，且不低于0.6Mpa。

(4)室內消火栓系統安裝完成后，取屋頂層（或水箱間內）試驗消火栓和首層取兩處消火栓做試射。

(5)隱蔽或埋地排水管道在隱蔽前需做灌水試驗，排水系統需做通球試驗。

5、成品保護

5.1 室內排水管道堵塞是建筑安裝工程施工中常見的一種質量通病，是管道安裝與土建施工配合難以解決的老問題，做好成品保護，可以有效減少堵塞現象。

(1)在土建進行水磨石地面施工時，應積極配合土建確定臨時排水措施，避免排水管道作其排水通道。

(2)土建在砌筑小便槽時，污水管口應用木塞堵住，防止土建在抹水泥砂漿或裝修瓷磚面層時，砂漿及垃圾掉入污水管中，在通球試驗前，再拆除其保護措施。

(3)雨水管道升到屋頂后，在屋面其他工序未完成施工前，需做好封堵工作，防止在打掃屋面時，將建筑垃圾、水泥砂漿等落入雨水斗中，堵塞管道。

5.2 消防箱的保護是成品保護的又一個老大難問題。消防系統安裝后，應教育施工人員，不可拿使用消火栓當施工水源。

6.結束語

給排水工程作為建筑工程的配套工程,不容忽視,其施工質量的好壞相當程度地影響到工程使用功能的發揮。一旦在使用過程中出現質量問題,維修是小事,嚴重的將會給用戶帶來不可估量的經濟利益損失。要想做好給排水工程的施工監理工作,就必須有預見性的從施工前準備、施工過程到所形成的產品的各個時期,做好質量控制工作,嚴抓質量控制的要點。因此,必須對建筑給排水工程的監理進行深入的認識與研究。

第三篇：給排水工程識圖與預算

《工程估價Ⅲ（給排水工程概預算）》

教

學

大

綱

課程編號： 263159 開課單位：城市建設學院 課程類別： 專業任選 適應專業： 工 程 管 理 總學時數： 64 學 分： 3.0 選用教材：給水排水工程概預算 出版單位及時間：中國建筑工業出版社 2002.6

一、教學目的、任務：本課程通過介紹識讀的基本知識及國家標準的有關規定，以及對建設工程概預算、定額，建設工程費用內容，設計概算、施工圖預算和施工預算的編制方法，工程結算、給水排水項目的生產成本和工程招標與投標的基本知識等內容的教學，使學生掌握一定的給排水識圖與預算知識。

二、教學改革設想：結合本課程實踐性強的具體特點，加強實踐教學環節，向學生提供圖紙及預算和計算書作詳細講解或讓學生對提供的工程實例的做預算工作，作為平時成績，以提高學生解決實際工程問題的能力，獲得科學的合理的、有實踐性的教學成果。

三、成績考核方法：平時成績占20%，期末考試占80%

四、講授大綱及課時分配：

第一章 建設工程概預算概述(4學時)教學目的與要求：通過對本章的學習，讓學生認識到建設工程概預算的意義，項目的劃分辦法及概預算文件的組成。

教學重點與難點：編制概預算文件。第一節 建設工程概預算的意義 第二節 建設工程項目的劃分 第三節 建設工程概預算文件的組成

第二章 定額(6學時)教學目的與要求：通過對本章的學習，使學生了解什么是定額，掌握定額的作用及分類。

教學重點與難點： 對定額實質的理解。第一節 勞動定額 第二節 施工定額 第三節 預算定額

第四節 概算定額和概算指標

第三章 建設工程費用內容(6學時)教學目的與要求： 掌握建設工程費用組成內容。

教學重點與難點： 根據實質工程的具體情況區分建筑安裝工程費、工程建設其他費用等。

第一節 建設項目總資金 第二節 建筑安裝工程費 第三節 工程建設其他費用內容

第四章 設計概算和投資估算(18學時)教學目的與要求：什么是設計概算及投資估算，各種概算書的編制。教學重點與難點：總概算書的編制。第一節 單位工程概算書的編制 第二節 單項工程綜合概算書的編制 第三節 總概算書的編制 第四節 建設項目投資估算

第五章 施工圖預算的編制和審查(16學時)教學目的與要求：根據施工圖的作用，通過本章的學習，使學生掌握施工圖預算的編制方法，了解施工圖預算的審查步驟。

教學重點與難點：對定額實質內容的理解。第一節 概述

第二節 施工圖預算的編制方法 第三節 施工圖預算編制示例 第四節 施工圖預算的審查

第六章 施工預算的編制(8學時)教學目的與要求：通過本章的學習，使學生掌握施工預算的編制步驟和方法。教學重點與難點：“兩算”對比。第一節 概述

第二節 施工預算的編制步驟和方法 第三節 “兩算”對比

第七章 工程結算和生產成本(3學時)教學目的與要求：工程價款的結算方法和給排水項目的成本核算方法。教學重點與難點：實際給排水項目的成本核算。第一節 工程價款結算的分類和作用 第二節 給水排水項目產品的生產成本

第八章 工程招標與投標(3學時)教學目的與要求：通過本章的學習，了解工程招投標的概念，掌握招投標文件的編制程序。

教學重點與難點：招投標文件的具體編制方法。第一節 工程招標與投標的概念 第二節 招標文件的編制 第三節 投標文件的編制 附錄1 工程量計算規則

附錄1.1 安裝工程工程量計算規則（部分）附錄1.2 市政工程工程量計算規則（部分）附錄2 常用建筑材料單位重量 附錄3 常用管材長度重量換算

附：教學參考書目

1、《建筑給排水施工圖識讀》 機械工業出版社出版

2、《給水排水工程預算與施工組織管理》 中國建筑工業出版社出版

第四篇：給排水工程簡介

給排水工程簡介

給排水工程是用于水供給、廢水排放和水質改善的工程。分為給水工程和排水工程。古代的給排水工程只是為城市輸送用水和排泄城市內的降水和污水。近代的給排水工程是為控制城市內傷寒、霍亂、痢疾等傳染病的流行和適應工業與城市的發展而發展。現代的給排水工程已成為控制水媒傳染病流行和環境水污染的基本設施，是發展城市及工業的基礎設施之一，市政工程的主要組成部分。

給排水工程主要是：用水文學和水文地質學的原理解決取水和排水的有關問題；用水力學的原理解決水的輸送；用物理、化學和微生物學的原理進行水質的處理和檢驗。19世紀后期，基于對城市公共衛生重要性的認識，在美國形成了衛生工程學科，給排水工程是其主要組成部分。20世紀60年代在美國、80年代在中國形成環境工程學科，又從水環境的高度把給排水工程原有內容的大部分包括在內，使給排水工程和環境工程、水資源工程以及環境科學互相交叉，共同發展。電子計算機和系統工程應用于給排水工程的規劃、設計、施工和運行管理，使給水質量與廢水處理進入一個新階段。

給水工程 為居民和廠、礦、運輸企業供應生活、生產用水的工程。由給水水源、取水構筑物、輸水道、給水處理廠和給水管網組成，具有取集和輸送原水、改善水質的作用。①給水水源。有地表水、地下水和再用水。地表水主要指江河、湖泊、水庫和海洋的水，水量充沛，是城市和工廠用水的主要水源，但水質易受環境污染；地下水水質潔凈，水溫穩定，是良好的飲用水水源；再用水是工業用水的重復使用或循環使用，先進國家的工業用水中約60％～80％是再用水。② 取水構筑物。有地表水取水構筑物和地下水取水構筑物之分。前者是從江河、湖泊、水庫、海洋等地表水取水的設備，一般包括取水頭部、進水管、集水井和水泵房；后者是從地下含水層取集表層滲透水、潛水、承壓水和泉水等地下水的構筑物，有管井、大口井、輻射井、滲渠、泉室等類型，其提水設備為深井泵或深井潛水泵。③輸水道。從遠距離水源輸水到用水地點的整個輸水系統，包括管道、明渠、暗渠和橋梁、隧道等。④給水處理廠。將原水進行處理以達到用水水質要求的工廠，有時稱自來水廠或水廠，由泵房、化學劑投加設備、水處理構筑物、儲存成品水的清水池及化驗室等建筑物組成。⑤給水管網。向用戶輸水和配水的管道系統，由管道、配件和附屬設施組成。管道常用鑄鐵管、鋼管和預應力混凝土管。配件有閘閥、排氣閥和排水閥等。附屬設備有調節構筑物（水塔、水池）和給水泵站。

排水工程 排除人類生活污水和生產中的各種廢水、多余的地面水的工程。由排水管系（或溝道）、廢水處理廠和最終處理設施組成。通常還包括抽升設施（如排水泵站）。① 排水管系。收集和輸送廢水（污水）的管網，有合流管系和分流管系。合流管系只有一個排水系統，雨水和污水用同一管道排輸。分流管系有兩個排水系統：雨水系統收集雨水和冷卻水等污染程度很低、不經過處理直接排入水體的工業廢水，其管道稱雨水管道；污水系統收集生活污水及需要處理后才能排入水體的工業廢水，其管道稱污水管道。②廢水處理廠。包括沉淀池、沉沙池、曝氣池、生物濾池、澄清池等設施及泵站、化驗室、污泥脫水機房、修理工廠等建筑，廢水處理的一般目標是去除懸浮物和改善耗氧性，有時還進行消毒和進一步處理。③最終處理設施。視不同的排水對象設有水泵或其他提水機械，將經過處理廠處理滿足規定的排放要求的廢水，排入水體或排放在土地上，保護我們居住的生態環境。

第五篇：給排水工程報告

簡介：盡管我國在建筑給排水CAD 開發取得了長足的發展,但也存在諸多的問題。如:軟件開發全面規劃問題;成圖軟件問題;數據結構與專業計算功能問題;軟件價格等問題。文章對此提出了今后的發展對策。

關鍵字：建筑給排水 CAD 開發 現狀 問題 發展對策

隨著計算機應用技術的不斷發展,特別是近年來計算機輔助設計(CAD)已不斷滲透到建筑給排水設計領域,使我國在建筑給排水方面有了較快的發展。但是,在使用中尚存在一些特有的問題,本文對此略談己見。

1建筑給排水CAD 技術的發展現狀世紀80 年代中期國內開展了計算機輔助設計和制造(CADPCAM)工作。當初計算機硬件都采用工作站,由于它投資大,CAD 的應用沒能得到很好的普及,專業軟件也不可能得到很好的開發。90 年代以來,微機的發展十分迅速,處理能力不斷加強,價格不斷降低,使CAD 的普及應用成為現實,因而提供了一種功能強大的繪圖和設計環境。同時,設計內容上也逐漸增加,從只能做常規室內給排水設計發展到能進行室內、外給排水,熱水供應、消防、雨水、泵站到集繪圖和計算為一體的軟件包。

建筑給排水CAD 的發展是隨著建筑CAD 的發展而進行的,其專業軟件開發起步較晚。1990 年初建筑給排水僅局限于利用CAD 來繪制原理圖,由于缺少完整的圖庫,只有在施工圖設計中推廣運用,才能真正做到提高設計進步和出圖率。由于建筑給排水專業對計算機輔助設計軟件水平要求較高,在施工圖中所繪制的透視圖并不是僅通過視點的轉換能得到的,它有別于原始的真三維圖形。從1994 年始,我國正式出現了商業性的給排水專用軟件包,為建筑給排水計算機輔助設計應用提供了條件,從而開始了一個新時代。設計人員可以直接利用建筑工程提供的資料圖繪制給排水平面圖,然后生成所需的透視圖,達到減輕設計人員的勞動強度并提高設計效率的目的,使他們有更多的時間用于設計方案的優化。

CAD 專業軟件包的開發和設計單位微機的大量配置,使各用戶根據自身的特點建立一定量的圖庫和模塊,正如60 年代中期專業設計院刻制大量的圖形和文字圖章一樣。計算機也加強了標準化,改進了設計質量,還廣泛應用于圖形的修改,減少了重復工作量,使設計人員擺脫了機械記憶和大量、單調的查資料工作。例如設計人員可隨時從計算機中查到有關規范內容、資料數據和習慣做法等,做出決策,替代了很多繁瑣的工作。

2開發和應用中存在的問題

除了軟件開發起步晚、資金少起點低、技術差、及軟件漢化水平低等普遍存在的問題之外,我國的建筑給排水CAD 還存在一些特有的問題。

2.1 軟件開發全面規劃問題

目前我國建筑給排水軟件開發的單位、人員很多,但是力量分散,各自為政,互不通氣。缺乏全面規劃,沒有統一標準,各種軟件互不兼容、互相排斥,軟件開發水平比世界先進水平差之甚大。有些軟件只是在低水平上的重復,缺乏特色,有的甚至存在不應有的錯誤。這種一哄而上的做法不但令軟件用戶即工程設計人員無所適從,也給軟件的進一步開發設置了障礙。這個問題要解決,除了優勝劣汰的市場法則之外,還需要行業管理部門的有效管理。

2.2 成圖軟件

我國現有的建筑給排水CAD 軟件大都是在美國Autodesk公司的CAD 軟件AutoCAD 基礎上開發的。盡管AutoCAD 是世界上迄今為止最優秀的通用計算機輔助設計軟件之一。但也有一些不足:一是軟件兼容性不好,即AutoCAD 生成的圖形文件不能被很多軟件所調用,AutoCAD 也難以接受其它軟件所產生的圖形;二是雖然帶有Autolisp 作為二次開發工具,但這種以表作為處理對象的程序設計語言運行速度慢,而且不易掌握,給設計人員結合自身情況對軟件進行二次開發造成困難(這兩個問題在1210 版本中有所改善,增加了輸出輸入圖形

文件的格式,并可運用C 語言程序等)。另一個問題是版權問題,盡管我國也出現了不用AutoCAD 支持,自行開發全套建筑類各專業成圖軟件,在軟件集成化方面有了相當大的進展,但要在功能上全面趕上AutoCAD、特別是在圖形編輯與修改方面達到較高的水平,還有相當多的工作要做。在這種情況下,為了整個軟件的先進性,在今后相當長的一段時間內,我們還需使用國外的成圖軟件。

2.3 數據結構與專業計算功能問題

通過應用實踐,現國內大多數軟件還不具備較好的計算功能,而計算的增加勢必提高繪圖的精度,對用戶的要求更嚴格,這也給程序設計提出了更高的要求。為此建筑給排水CAD 軟件應采用自身建立的數據庫,它是專業計算的基礎,很多軟件與提供的條件圖不匹配就是沒有依賴本專業的屬性。給排水軟件包可利用AutoCAD 中的lisp 將有關元素列表,以建立相當的數據庫,不需再存放數據文件,使繪圖與計算一體化,這樣就更有利于使用。

2.4 價格問題

目前,建筑給排水軟件的市場價格在7 000～15 000 元。考慮到軟件的開發成本和開發水平、技術含量及帶來的效益,這個價格還是偏高的。軟件價格普遍偏高制約了它的普及,這也與分散經營、形不成規模效益的現行體制有關。軟件價格過高造成用戶減少,與此同時軟件開發商的收益減少,于是形成價格進一步提高的惡性循環。沒有高普及度的CAD 軟件應用群體,也就無法產生高水平的軟件。價格還與性能有關,由于種種原因,性能較優的軟件往往不能相應地賣出優價,結果是低劣軟件充斥市場。

3建筑給排水CAD 的進一步開發

3.1 專業功能方面

傳統專業功能:增強和完善計算功能,包括各種水量、流量計算,給排水管線水力計算,水箱水池計算等。圖塊圖庫也應在原來的基礎上增加數量、提高質量、完善功能、方便使用。新增專業功能:建筑給排水CAD 軟件在專業功能開發方面還有很多工作可做,如自動設計給排水管道避開、繞過或穿過梁柱等障礙物;自動根據規范檢查管道管徑、坡度、埋深、間距;消防系統的消火栓與噴淋噴頭自動布置和噴灑強度的自動確定;自動選擇布置化糞池、檢查井,并自動連接管線;自動選擇泵,并作出基本無需改動的泵房設計圖;自動為管道系統添加必要的部件、配件(如清掃口、泄水閥等)。自動對部分或全部給排水設計進行優化,使建筑給排水CAD 在智能化方面上一個新臺階。

3.2 用戶界面方面

用戶界面是軟件的“臉面”,直接反映軟件開發的水平,按照最新的判別標準,軟件必須要有相應的便于用戶操作的界面。因此,給排水軟件用戶界面的發展方向是形成直觀、形象、美觀、貼近AutoCAD 與WINDOWS 風格,并應該適應軟件潮流的友好、實用的用戶界面,以及方便的鼠標(數字化儀)操作和隨心所欲的聯機幫助。

3.3 系統軟件

開發專業軟件應當充分利用軟件技術發展的最新成果,使專業軟件的水平上一個臺階。這主要包括3 個方面:系統軟件、圖形支持軟件和漢字系統。對于應用軟件來說,只能選擇而不能創造系統。在選擇時應當充分利用計算機系統資源,除了采用新版本的DOS 操作系統外,還應注重開發WINDOWS 應用軟件。隨著計算機軟件技術的發展,在未來幾年當中不能在WINDOWS 中運行的軟件將逐步退出市場,而至今尚未開發出一種在WINDOWS環境下運行的軟件,即“建筑給排水FOR WINDOWS”,這一點應當引起軟件開發者的高度重視。對于日漸走紅的OS/2 操作系統,也應有所關注。在支持軟件方面,除了考慮與Auto2CAD10.0、11.0、12.0 等各版本的兼容性之外,還應考慮最新的13.0 版本的新功能。此外還應注重跟上漢字系統和漢化軟件的發展;漢字字體的增加使圖面漢字質量有了保障,漢字輸入方式的改善還可提高成圖速度,增強軟件功能。

3.4 硬件資源開發

硬件性能的提高和價格下降,為軟件開發提供了更廣闊的活動空間。建筑給排水CAD 也應注意硬件資源的開發利用,包括利用新一代的高檔微機與網絡服務器,雙屏幕和大尺寸、高分辨率顯示器,大容量的內存和硬盤,各類輸入設備如CDROM、掃描儀和輸出設備如噴墨、激光繪圖儀、打印機等,以適應硬件的發展,這也是軟件發展的一個方向。

4今后建筑給排水CAD 技術的發展前景

4.1 軟件向系列化發展,專業性強

軟件之間相互兼容性好,可相互轉換或直接使用,在專業的內容上更加全面,除了透視圖的生成外還可生成剖面圖、管道的縱斷面等,形成真正的三維空間,全面地實現自動生成。此外,整個建筑給排水CAD 軟件將由多個子程序多部分組成,也可以相對獨立的部分出現,功能齊全,形成系列化。

4.2 完善計算,實現圖形與數據的完整統一

開發出環狀管網的計算以及多種系統的分析計算,可以做到圖形完成后自動完成計算。對于復雜的給排水系統,可智能化地判別系統形式,迅速地進行水力計算,并提供選擇的設備,從而摒棄繁瑣的數據手冊。此外,還具備完善的圖形庫和數據信息庫,可備查詢、調用。

4.3 向優化設計發展,形成專家系統

擴充利用專家系統,咨詢、確定選擇系統和設計原則,及時產生合理的設計方案。由于計算速度的加快和存貯容量的增加,采用優化設計理論(如數學規劃方法或準則法)迅速尋求滿足規范和其它經濟技術要求,而且應是工程費或換算運營費之和最小的設計。在施工圖設計中,可提出管道的最佳走向和設備的最佳布置等,進行自動分析。

4.4 建筑設備軟件間的相互協調

目前常困擾著建筑設備工種之間的相互管道碰撞問題,它通過自動檢測給排水管道與暖通風管、電氣橋架、結構梁之間的交叉,做好工種間的配合。此外,還能為土建工程自動預留孔洞圖。

4.5 加強微機聯網,讓軟件資源共享

把所有的微電腦組成局部網絡,最后掛到整個高速的網絡系統中,它可使每臺計算機在任何環境里與任何1 臺計算機進行“交談”,做到資源共享,這樣還有利于檢索查詢和避免軟盤之間病毒的感染。

4.6 針對專業特點,運用多屏顯示

這一點有別于目前同步或多屏幕顯示,而是根據建筑給排水有透視圖的特殊要求,將平面圖與透視圖或剖面圖分別在多個屏幕中同步顯示,以充分利用屏幕,直觀地進行圖形設計。總之,計算機的發展將帶動建筑給排水CAD ,進一步提高工作效率,以使工程設計做到在滿足現行規范的前提下,根據實際經驗、施工條件和工程的特點等,把給排水設計得更加合理,充分滿足實際要求,達到安全可靠、經濟適用的目的。