水污染問(wèn)題是生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理的一個(gè)重要方面，在一些工業(yè)生產(chǎn)中，污水都需要通過(guò)一定的凈化才能排放，投加氯氣消毒工序是一個(gè)重要舉措，本文針對(duì)此做了一些論述。

　　《水資源研究》水利科技期刊征稿，堅(jiān)持為社會(huì)主義服務(wù)的方向，堅(jiān)持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國(guó)際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

　　投加氯氣消毒工序是水廠水處理問(wèn)題中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其結(jié)果是要控制出廠水中的余氯含量滿(mǎn)足規(guī)定的要求。出廠水中的余氯含量是衡量自來(lái)水清潔程度的重要指標(biāo)。余氯含量太低則不能對(duì)自來(lái)水進(jìn)行徹底的消毒。含量過(guò)高又容易與水中物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用生成致癌物質(zhì)。因此對(duì)于水廠來(lái)說(shuō)，采取一種有效的氯氣投加控制方式則顯得尤為重要。本文結(jié)合先進(jìn)的控制方法，闡述了一套氯氣投加自動(dòng)控制方案。

　　消毒是水處理過(guò)程中必不可少的一個(gè)工序，其結(jié)果直接決定了出廠水質(zhì)量的優(yōu)劣。傳統(tǒng)處理方法通過(guò)人工添加液氯和漂白粉達(dá)到消毒和漂白的作用機(jī)理。如今水廠的加氯系統(tǒng)已有的PLC系統(tǒng)和底層自動(dòng)化的硬件配套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)加氯功能，但是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的功能，缺少安全可靠的性能，因此研究人員經(jīng)過(guò)努力并結(jié)合PLC技術(shù)，完善出一套自動(dòng)加氯控制系統(tǒng)的方案。

　　1 氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　1.1 特點(diǎn)

　　水廠氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)的作業(yè)機(jī)理是能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)控其生產(chǎn)情況，并且能夠及時(shí)作出自動(dòng)投加調(diào)整，保證水廠出水余氯的含量能夠滿(mǎn)足控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且能夠?qū)ι�產(chǎn)異常情況以及機(jī)械設(shè)備問(wèn)題作出預(yù)告，使得工作人員能夠及時(shí)處理事故狀況，保證生產(chǎn)的安全性。因此其特點(diǎn)主要有安全穩(wěn)定、易維護(hù)性、靈活性強(qiáng)、集成化較好、可擴(kuò)展性等。

　　1.2 作用過(guò)程

　　液氯作為水廠加氯系統(tǒng)的重要氯源，首先需要經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器將其加熱使其成為氣態(tài)，然后再需要經(jīng)過(guò)真空調(diào)節(jié)器輸送至加氯機(jī)，用加氯機(jī)來(lái)控制加氯量，同時(shí)還必須經(jīng)由特殊的氯氣管道輸送至氯氣投加點(diǎn)，利用水射器在投加點(diǎn)處將其投送到管道。

　　1.3 分類(lèi)

　　現(xiàn)如今，在自來(lái)水廠中，加氯工藝包含兩個(gè)部分，即濾前水加氯環(huán)節(jié)(前加氯)和濾后水加氯環(huán)節(jié)(后加氯)。前加氯通常是在原水進(jìn)入沉淀池之前進(jìn)行，其主要目的是為了清除出原水中的藻類(lèi)，避免其在沉淀池或?yàn)V池中進(jìn)一步的滋生繁殖。通常在前加氯過(guò)程中投加的氯氣量不大，同時(shí)氯在沉淀池和濾池的消耗量較大，因此使得濾后水中剩余氯的含量很少，即前加氯幾乎不影響出廠水的余氯含量。后加氯是在濾后水進(jìn)入清水池前進(jìn)行的，其主要目的是氯氣與水在清水池中充分接觸后發(fā)生化學(xué)作用，水解生成的強(qiáng)氧化劑次氯酸可以殺滅水中的各種病毒和細(xì)菌，除此之外，出水廠中的余氯含量還必須依靠濾后水加氯環(huán)節(jié)中剩余氯的多少來(lái)保證。目前對(duì)于一些水廠來(lái)說(shuō)，前加氯環(huán)節(jié)不是必須的，同時(shí)其對(duì)出廠水剩余氯含量又幾乎沒(méi)有影響，因此本文所提及的加氯系統(tǒng)如無(wú)特殊說(shuō)明，均是指濾后水加氯環(huán)節(jié)。

　　2 氯氣投加過(guò)程的影響因素

　　一般來(lái)說(shuō)，氯氣在投加過(guò)程中，氯氣經(jīng)由加氯機(jī)直接輸送到水中，單位水中的氯的含量越高，氯的濃度也就越大。加氯量是該加氯環(huán)節(jié)中唯一可以調(diào)控的。除此之外，多種因素會(huì)影響到整個(gè)加氯環(huán)節(jié)，分析研究后系統(tǒng)的總結(jié)出以下幾點(diǎn)因素：

　　2.1 清水池進(jìn)水的流量

　　清水池的進(jìn)水流量也稱(chēng)為濾后水的流量，其變化量的大小對(duì)于投入水中的氯的濃度有直接影響。濾后水的流量也會(huì)受到用水調(diào)度或者工藝上等方面的影響而發(fā)生較大變化。清水池進(jìn)水流量是由人工控制的，因此其變化頻繁且無(wú)規(guī)律。

　　2.2 水中氨氮含量

　　水中的氨氮會(huì)與大部分的氯發(fā)生反應(yīng)，是投加過(guò)程最主要的影響因素。水中的氨氮含量與水廠上游水質(zhì)的變化情況密切相關(guān)。我國(guó)長(zhǎng)江中上游地區(qū)污染源較多，因此水中氨氮含量較大，且隨降雨量的多少欺負(fù)較大。

　　2.3 清水池出水量

　　通常來(lái)說(shuō)，清水池的出水量越小，意味著含氯的水在清水池中滯留的時(shí)間也就越長(zhǎng)，所以混合、反應(yīng)以及揮發(fā)的程度就越大，即對(duì)應(yīng)的氯含量的減少的程度就大。清水池出水量由自來(lái)水公司統(tǒng)一調(diào)度的二泵房出水量決定，不經(jīng)常變化，且水量穩(wěn)定。

　　2.4 清水池水位

　　高低不同的清水池的水位，對(duì)應(yīng)的氯氣的反應(yīng)和混合過(guò)程也會(huì)發(fā)生改變。水位變化一般比較頻繁，但一般在一定范圍內(nèi)，且不會(huì)突變。

　　2.5 溫度、濁度、PH值等

　　這些因素在一定程度上也會(huì)對(duì)出廠水中的余氯含量造成影響，但相比較而言，影響要小一些。

　　3 氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　3.1 主控制系統(tǒng)

　　既要滿(mǎn)足消毒的要求，又不能過(guò)于的造成氯氣的浪費(fèi)，必須根據(jù)原水流量的變化及后續(xù)水質(zhì)的變化及時(shí)調(diào)整加氯量的大小。目前水處理中加氯系統(tǒng)一般采用自動(dòng)加氯系統(tǒng)，由前加氯和后加氯組成，下圖是一個(gè)比較典型的自動(dòng)加氯系統(tǒng)的控制流程圖，

　　采用以上控制方式的依據(jù)是：

　　(1)原水大多直接應(yīng)用地面水，其內(nèi)含有較多有機(jī)物，必須消耗大量氯來(lái)保證有機(jī)物全部被氧化。因此在前加氯階段就要完成加氯，并且加氯量必須足夠，這樣才能保證濾后水有一定的剩余氯。另外，如果水中的有機(jī)物含量較少，同時(shí)游離氨和含氮化合物的含量也相對(duì)較低時(shí)，需氯量滿(mǎn)足以后才會(huì)出現(xiàn)余氯。

　　(2)原水流量保持不變時(shí)，則PID控制(余氯控制)能夠容易滿(mǎn)足要求，因此流量信號(hào)需要被引入后加氯進(jìn)行復(fù)合控制。在經(jīng)過(guò)反應(yīng)、沉淀、過(guò)濾的過(guò)程中需要對(duì)原水進(jìn)行排泥及反沖洗，并且如果在此過(guò)程中其原水流量與進(jìn)入清水池的流量不同，但是由于其占原水總量的比例較小，因此只要正確設(shè)定PID參數(shù)，就能滿(mǎn)足其控制效果。

　　(3)在取水泵房采取措施增減機(jī)組時(shí)，將導(dǎo)致原水流量發(fā)生階躍變化，則流量比例控制需要及時(shí)作出反應(yīng)避免余氯PID控制存在滯后性的不足。

　　3.2 輔助控制系統(tǒng)

　　氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)在配備計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之后，實(shí)現(xiàn)將余氯分析儀測(cè)定的出廠水的數(shù)據(jù)自動(dòng)送到加氯間、調(diào)度室和中心化驗(yàn)室，方便監(jiān)測(cè)人員隨時(shí)監(jiān)測(cè)出廠水余氯值。

　　4 影響氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要因素

　　4.1 PID參數(shù)的整定

　　PID參數(shù)的整定需要涉及兩個(gè)增益，即比例增益與積分增益。通常來(lái)說(shuō)，控制器提供的比例增益與積分增益常數(shù)，需要將其設(shè)定為0-100%，默認(rèn)值為50%。如果改變其中任何一項(xiàng)都能夠使得PID方程的輸出量(修正量)發(fā)生變化。在其投入運(yùn)行后，需要對(duì)比例增益與積分增益常數(shù)重新整定，整定時(shí)必須按照控制器提供的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)(默認(rèn)值)作為參考值，然后再根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。整定時(shí)需要不斷的改變?cè)O(shè)定值，以此來(lái)比較余氯值與控制器的輸出量的變化及振蕩時(shí)間，最終選取合適的比例增益和積分增益常數(shù)。增益常數(shù)不能設(shè)置太高，否則會(huì)引起振蕩加劇;設(shè)置較低則可能引起控制器反應(yīng)遲鈍。因此兩個(gè)增益常數(shù)的整定需要獨(dú)立進(jìn)行。

　　4.2 取樣時(shí)間

　　采樣時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)加氯效果具有重要的作用。氯氣在經(jīng)過(guò)充分混合后應(yīng)立即檢查余氯值作為復(fù)合環(huán)控制的反饋信號(hào)。實(shí)際上，工藝設(shè)計(jì)可能將混合工藝時(shí)間設(shè)定的過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)純滯后時(shí)間的延長(zhǎng)，最終使得測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)確。所以，在選擇后加氯的投加點(diǎn)和采樣點(diǎn)時(shí)，應(yīng)充分考慮自動(dòng)控制的要求。一般來(lái)說(shuō)，水在經(jīng)過(guò)加氯點(diǎn)到余氯分析儀處的時(shí)間最好不要超過(guò)五分鐘。在水與氯氣充分混合之后，取樣時(shí)間越短越好。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)城市污水處理控制系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，水廠控制系統(tǒng)自動(dòng)化己成為一種發(fā)展趨勢(shì)。建立抗沖擊力強(qiáng)并且運(yùn)行穩(wěn)定自動(dòng)加氯系統(tǒng)，是解決上述問(wèn)題的必然要求。計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)以及信息技術(shù)的發(fā)展為水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了更廣闊的發(fā)展空間。水廠自動(dòng)化系統(tǒng)必將成為一個(gè)集計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)以及控制為一體的綜合系統(tǒng)，為水廠凈化做出更大的貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)

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