凈水廠氯氣投加的控制策略及其實現
一 總論
在水處理過程中，加氯消毒是水廠水質控制的重要環節。消毒時在水中的加氯量，可以分為兩部分，即需氯量和余氯。對于生活飲用水工藝而言，原水加氯后經過一定時間接觸，用于滅活水中微生物、氧化有機物和還原性物質等所消耗的氯量稱為需氯量。為了抑制水中殘余微生物的再度繁殖，管網中尚需維持少量的余氯。我國生活飲用水衛生標準規定出廠水游離余氯在接觸30min后不低于0.3mg/L，管網未稍不低于0.05mg/L。后者的余氯量雖然仍具有消毒能力，但對再次污染的消毒尚嫌不足，而可作為預示再次污染的信號。此點對于管網較長枝狀管網有死水端的情況，尤為重要。氯化消毒時，投氯量一般應滿足殺滅細菌以達到指定的消毒指標和氧化有機物等所消耗的需氯量及抑制水中殘存致病菌的再度繁殖所需的余氯量。同時，投加量過高易產生致癌物質三氯甲烷、四氯甲烷等。因此，在水處理過程中正確控制加氯量是至關重要的。
加氯是現行常規水處理過程中確保水質不可缺少的重要環節。水處理的氯氣投加分為前加氯和后加氯。前加氯在原水的管路上進行投加，其目的在于殺死原水中的微生物或氧化分解有機物；后加氯一般在濾后水的管路上投加，其目的主要是起消毒作用。
正確選擇和使用可靠的加氯設備，是保證加氯安全和計量準確的關鍵。為了滿足不斷提高的城市供水水質要求，提高加氯系統的安全可靠性，降低操作工人的勞動強度，提高水質的余氯合格率，應積極采用先進的氯投加設備和控制技術。
二 PID控制數學模型
PID調節使比例、積分、微分三種調節規律結合。在容量之后大而又要消除余差的場合廣泛適用。它仍以比例作用為基本調節規律，以微分的超前作用克服容量滯后、測量之后，以積分作用最后消除余差。PID方程的結果驅使受控的過程變量達到期望值。氯消毒是一個比較復雜的過程，對它的動態特性進行數學描述比較因難。在PID方程中，PID參數設定根據原水水質和經驗進行設定，比例調節的作用是快速調節偏差的大小，偏差大調節大，偏差小調節小。積分調節的作用是逐步改變調節作用，偏差大調節作用變化速度快，反之則慢。微分調節的作用是使偏差快速消除，可以選擇方程中的微分項是作用于誤差的變化還是作用于過程變量的變化。我們只須對設定值的變化作出正常反應。根據經驗微分增益值不宜過大。
三 氯氣投加的自動控制
對于氯氣的自帶投加控制，按控制系統的形式劃分，可以有以下幾種：
(1)流量比例前饋：即控制投加量與水流量成一定比例。前加氯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，以采用原水量進行比例投加為好。所以流量流量比例前饋控制一般于前加氯。投加量按下式確定：
Y=1000KQ （3－1）
其中 Y——前加氯的投加量(mg/L)
K——單位原水投氯量(mg/L)
Q——與投加點對應的原水進水量(m3/L)
如果已知K、Q，則可以計算出前加氯的投加量，調節加氯機的投加量從而實現前饋比例投加。
(2)余氯反饋控制：按照投加以后水中的余氯進行反饋控制。在處理水出廠前，檢查水中余氯，該值被反饋到控制系統中，并與余氯設定值比較，控制系統根據兩者的偏差情況，采用PID調節方式調節投加量，使濾后水余氯穩定在設定值附件。這種控制方式從濾后投加點要經過清水池，系統滯后較大，通常在30min以上，控制系統的調節特性不好，尤其是當水質水量變化較大時問題更為突出。一般這種方式較少采用。
(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。
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。前虧比例調節可以迅速地調整由于處理水量變化產水的氯需求變化；反饋調節可以對余氯偏差進行更準確的修正，調整特性較簡單，反饋控制有所改善。但是這種調節方式仍不能解決水質迅速變化所產水的問題。
(4)其他控制方式，如以PH值和氧化還原電勢為參數進行控制等。
四 氯氣投加自動控制的實現
4-1流量比例前饋
流量比例前饋具體的實現投加量控制的原理為：
原水流量信號經PLC輸入到前加氯控制器（比例控制器），比例控制器根據流量的大小，輸出相應的調節量，調節電動閥的開度，其控制的數學模型如下式所示：
I0=KfQm （4－1）
……
（詳見附件下載）
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
如果需要了解更加詳細的內容，請點擊下載 
凈水廠氯氣投加的控制策略及其實現.doc
下載該附件請登錄，如果還不是本網會員，請先注冊
