水厂加氯的自动控制.doc

水厂加氯的自动控制 连庆聪 林文鹏 (泉州市自来水有限公司　362000) An automatic chlorine-dosing control system in water works [提 要]本文介绍在水处理过程中，应用控制器控制加氯的一种自动控制系统，并详述了其系统构成、控制原理、参数整定及应注意的问题。 [关键词] 比例控制； 复合控制； PID控制；参数整定 Abstract: This paper introduces an automatic chlorine dosing control system in a water treatment process by using controller. The system construction, theory of control and parameters adjustment are introduced in detail. Several important points were presented as well. Keywords: Proportional control； Compound control；PID control； Parameter adjustment 1 前言 在水处理过程中，加氯消毒是水厂水质控制的重要环节。消毒时在水中的加氯量，可以分为两部分，即需氯量和余氯。对于生活饮用水工艺而言，原水加氯后经过一定时间接触，用于灭活水中微生物、氧化有机物和还原性物质等所消耗的氯量称为需氯量。为了抑制水中残余微生物的再度繁殖，管网中尚需维持少量的余氯。我国生活饮用水卫生标准规定出厂水游离余氯在接触30min后不低于0.3mg/L，管网未稍不低于0.05mg/L。后者的余氯量虽然仍具有消毒能力，但对再次污染的消毒尚嫌不足，而可作为预示再次污染的信号。此点对于管网较长枝状管网有死水端的情况，尤为重要。氯化消毒时，投氯量一般应满足杀灭细菌以达到指定的消毒指标和氧化有机物等所消耗的需氯量及抑制水中残存致病菌的再度繁殖所需的余氯量。同时，投加量过高易产生致癌物质三氯甲烷、四氯甲烷等。因此，在水处理过程中正确控制加氯量是至关重要的。 2 控制系统构成 水厂的自动加氯系统一般由前加氯与后加氯组成，前加氯主要是杀灭水中的微生物、细菌、氧化有机物及延长加氯消毒的接触时间，同时可起到助凝、助滤作用；滤后加氯主要是补充第一次原水加氯（前加氯）后的余氯不足，保证余氯量达到规定指标。泉州市第三水厂加氯自动控制系统采用了如下控制方式：①前加氯采用流量比例控制。②后加氯采用复合控制。其系统控制框图如图1所示。 流量计 前加氯点 混合、反应、沉淀、过滤 后加氯点 取样点 原水 至清水池 t1 复合控制器 电动调节阀 电动调节阀 取样泵 t2 比例控制器 余氯分析仪 流量、余氯 流量 反馈量 反馈量 t3 PLC 整定 整定 余氯信号 流量信号 图1 控制系统构成 采用以上控制方式的依据是： ①原水是采用地面水源，多少已受到有机物的污染，氧化这些有机物要消耗一定的氯量，即需氯量，由前加氯完成。加氯量必须超过需氯量，才能保证一定的剩余氯。当水中有机物较少，而且主要不是游离氨和含氮化合物时，需氯量满足以后就会才现余氯，其相关关系如图2 所示。 余氯（mg/L） 加氯量(mg/L) 图2 加氯量与余氯的关系 ②原水流量恒定时，PID控制（余氯控制）能很好地满足控制要求。流量信号引入后加氯进行复合控制，原水在经过反应、沉淀、过滤过程中需进行排泥及反冲洗，在进行排泥及反冲洗过程时其原水流量与进入清水池的实际流量虽不一致，但其占原水总量的比例不大，只要正确设定PID参数，足以保证其控制效果。 ③当取水泵房增减机组时，原水流量发生阶跃变化，流量比例控制作出快速反应以弥补余氯PID控制的存在滞后性的不足，而控制精度仍由PID控制保证。 3 控制系统原理 目前国内自动化控制生产的水厂，所采用的加氯设备大多是美国WT公司或美国首都公司提供的加氯系统，其加氯机的控制器均为带有处理器的智能控制器，其控制器和电动执行机构（调节阀）共同组成加氯机控制系统，控制器根据从PLC或其它仪器仪表等设备所接收到的信号及用户对其参数的设定和控制方式的选择，然后对执行机构（调节阀）发出调节量信号，调节阀门开度，使余氯达到期望值。 3.1比例控制 前加氯的投加量（调节阀开度）与原水流量的大小成正比。原水流量信号经PLC输入到前加氯控制器（比例控制器），比例控制器根据流量的大小，输出相应的调节量，调节电动阀的开度，其控制的数学模型如式（3—1）所示： I0=KfQm