水污染問題是生態環境保護與治理的一個重要方面，在一些工業生產中，污水都需要通過一定的凈化才能排放，投加氯氣消毒工序是一個重要舉措，本文針對此做了一些論述。

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　　投加氯氣消毒工序是水廠水處理問題中最為重要的一個環節，其結果是要控制出廠水中的余氯含量滿足規定的要求。出廠水中的余氯含量是衡量自來水清潔程度的重要指標。余氯含量太低則不能對自來水進行徹底的消毒。含量過高又容易與水中物質發生化學作用生成致癌物質。因此對于水廠來說，采取一種有效的氯氣投加控制方式則顯得尤為重要。本文結合先進的控制方法，闡述了一套氯氣投加自動控制方案。

　　消毒是水處理過程中必不可少的一個工序，其結果直接決定了出廠水質量的優劣。傳統處理方法通過人工添加液氯和漂白粉達到消毒和漂白的作用機理。如今水廠的加氯系統已有的PLC系統和底層自動化的硬件配套系統可以實現加氯功能，但是不能實現自動控制的功能，缺少安全可靠的性能，因此研究人員經過努力并結合PLC技術，完善出一套自動加氯控制系統的方案。

　　1 氯氣投加自動控制系統

　　1.1 特點

　　水廠氯氣投加自動控制系統的作業機理是能夠進行遠程集中監控其生產情況，并且能夠及時作出自動投加調整，保證水廠出水余氯的含量能夠滿足控制標準的要求，并且能夠對生產異常情況以及機械設備問題作出預告，使得工作人員能夠及時處理事故狀況，保證生產的安全性。因此其特點主要有安全穩定、易維護性、靈活性強、集成化較好、可擴展性等。

　　1.2 作用過程

　　液氯作為水廠加氯系統的重要氯源，首先需要經過蒸發器將其加熱使其成為氣態，然后再需要經過真空調節器輸送至加氯機，用加氯機來控制加氯量，同時還必須經由特殊的氯氣管道輸送至氯氣投加點，利用水射器在投加點處將其投送到管道。

　　1.3 分類

　　現如今，在自來水廠中，加氯工藝包含兩個部分，即濾前水加氯環節(前加氯)和濾后水加氯環節(后加氯)。前加氯通常是在原水進入沉淀池之前進行，其主要目的是為了清除出原水中的藻類，避免其在沉淀池或濾池中進一步的滋生繁殖。通常在前加氯過程中投加的氯氣量不大，同時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入清水池前進行的，其主要目的是氯氣與水在清水池中充分接觸后發生化學作用，水解生成的強氧化劑次氯酸可以殺滅水中的各種病毒和細菌，除此之外，出水廠中的余氯含量還必須依靠濾后水加氯環節中剩余氯的多少來保證。目前對于一些水廠來說，前加氯環節不是必須的，同時其對出廠水剩余氯含量又幾乎沒有影響，因此本文所提及的加氯系統如無特殊說明，均是指濾后水加氯環節。

　　2 氯氣投加過程的影響因素

　　一般來說，氯氣在投加過程中，氯氣經由加氯機直接輸送到水中，單位水中的氯的含量越高，氯的濃度也就越大。加氯量是該加氯環節中唯一可以調控的。除此之外，多種因素會影響到整個加氯環節，分析研究后系統的總結出以下幾點因素：

　　2.1 清水池進水的流量

　　清水池的進水流量也稱為濾后水的流量，其變化量的大小對于投入水中的氯的濃度有直接影響。濾后水的流量也會受到用水調度或者工藝上等方面的影響而發生較大變化。清水池進水流量是由人工控制的，因此其變化頻繁且無規律。

　　2.2 水中氨氮含量

　　水中的氨氮會與大部分的氯發生反應，是投加過程最主要的影響因素。水中的氨氮含量與水廠上游水質的變化情況密切相關。我國長江中上游地區污染源較多，因此水中氨氮含量較大，且隨降雨量的多少欺負較大。

　　2.3 清水池出水量

　　通常來說，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間也就越長，所以混合、反應以及揮發的程度就越大，即對應的氯含量的減少的程度就大。清水池出水量由自來水公司統一調度的二泵房出水量決定，不經常變化，且水量穩定。

　　2.4 清水池水位

　　高低不同的清水池的水位，對應的氯氣的反應和混合過程也會發生改變。水位變化一般比較頻繁，但一般在一定范圍內，且不會突變。

　　2.5 溫度、濁度、PH值等

　　這些因素在一定程度上也會對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 氯氣投加自動控制系統

　　3.1 主控制系統

　　既要滿足消毒的要求，又不能過于的造成氯氣的浪費，必須根據原水流量的變化及后續水質的變化及時調整加氯量的大小。目前水處理中加氯系統一般采用自動加氯系統，由前加氯和后加氯組成，下圖是一個比較典型的自動加氯系統的控制流程圖，

　　采用以上控制方式的依據是：

　　(1)原水大多直接應用地面水，其內含有較多有機物，必須消耗大量氯來保證有機物全部被氧化。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，如果水中的有機物含量較少，同時游離氨和含氮化合物的含量也相對較低時，需氯量滿足以后才會出現余氯。

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

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

　　3.2 輔助控制系統

　　氯氣投加自動控制系統在配備計算機數據采集系統之后，實現將余氯分析儀測定的出廠水的數據自動送到加氯間、調度室和中心化驗室，方便監測人員隨時監測出廠水余氯值。

　　4 影響氯氣投加自動控制系統的主要因素

　　4.1 PID參數的整定

　　PID參數的整定需要涉及兩個增益，即比例增益與積分增益。通常來說，控制器提供的比例增益與積分增益常數，需要將其設定為0-100%，默認值為50%。如果改變其中任何一項都能夠使得PID方程的輸出量(修正量)發生變化。在其投入運行后，需要對比例增益與積分增益常數重新整定，整定時必須按照控制器提供的經驗常數(默認值)作為參考值，然后再根據實際應用進行適當的調整。整定時需要不斷的改變設定值，以此來比較余氯值與控制器的輸出量的變化及振蕩時間，最終選取合適的比例增益和積分增益常數。增益常數不能設置太高，否則會引起振蕩加劇;設置較低則可能引起控制器反應遲鈍。因此兩個增益常數的整定需要獨立進行。

　　4.2 取樣時間

　　采樣時間的長短對加氯效果具有重要的作用。氯氣在經過充分混合后應立即檢查余氯值作為復合環控制的反饋信號。實際上，工藝設計可能將混合工藝時間設定的過長，導致控制系統純滯后時間的延長，最終使得測定結果不準確。所以，在選擇后加氯的投加點和采樣點時，應充分考慮自動控制的要求。一般來說，水在經過加氯點到余氯分析儀處的時間最好不要超過五分鐘。在水與氯氣充分混合之后，取樣時間越短越好。

　　5 結語

　　隨著社會的不斷發展，對城市污水處理控制系統提出了更高的要求。因此，水廠控制系統自動化己成為一種發展趨勢。建立抗沖擊力強并且運行穩定自動加氯系統，是解決上述問題的必然要求。計算機技術、現場總線技術以及信息技術的發展為水廠自動控制系統提供了更廣闊的發展空間。水廠自動化系統必將成為一個集計算機、多媒體、網絡以及控制為一體的綜合系統，為水廠凈化做出更大的貢獻。

　　參考文獻

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