中和处理自动化系统的设计

储岳海,储岳喜

（马鞍山市桓泰环保设备有限公司，安徽马鞍山243000）

中和处理自动化系统的设计

储岳海,储岳喜

（马鞍山市桓泰环保设备有限公司，安徽马鞍山243000）

通过采用先进的仪表检测和控制技术，对酸碱废水中和处理进行创新设计，突破了中和池处理酸碱废水的传统处理思路，通过自动化控制流程设计，真正实现了实时处理酸碱废水的目的，大大节约了建设投资和运营成本。

中和池；自动控制；pH检测；计量泵

1 引言

钢铁工业含酸、碱废水一般采用中和沉淀法进行处理[1]。钢铁厂产生的酸碱废水处理站的废水处理流程是，从斜管池溢流到调节池，再由调节池经过泵送到中和池，运行人员通过从中和池取样分析pH数据，人工判断是否需要加酸，以及加多长时间酸，然后将酸加到中和池进行水质调节。调节池的水外排是由液位控制的，液位到达时自动启动外排泵向外排水，当运行人员发现pH值偏高（或低）达不到排放的环保要求时，人工启动加酸泵进行pH调节。由于中和池比较大，分析pH、加酸（碱）这一环节要反复进行。这样一个中和池系统的运行要4~5个人，还不包括定期检修人员，所以运行人工成本很高。由于酸碱中和在pH7左右往往会产生跃变[2]，人工控制加酸、加碱量很难解决这种非线性跃变，导致中和池废水要么呈现酸性或者呈现碱性，很难达到理想的控制范围。

另外一个中和池的建设，根据处理水量，最小的一般也达到几十个立方（否则没有必要建设），占地面积大，基建投资也比较大。所以如何利用当今先进的实时自动化控制技术，打破传统中和池处理酸碱废水的设计思路，实现中和处理实时化，有着重要的经济、社会意义。

2 现场实际情况和要求

由于轧钢废水是间断排放，说来就来，泵送废水过程非常快，运行人员通过人工化验，工作量大而且不及时。即使安装一块在线pH表计，如果凭借人工经验和判断进行调节，仍然容易造成外排废水pH值忽高忽低，很难保证出水pH的合格排放。本设计就是要选用当今最先进的智能化控制设备，在传统的PID控制调节技术的基础上，采用先进的模糊控制技术，对pH进行分段控制，通过对废水pH的实时监测和对加药计量设备实时控制，从而达到自动化处理酸碱废水的目的，采用该设计方案和技术，运营人员可以减少到1~2人，新上项目不需要建设中和池，老项目可将中和池改为事故应急池。新项目在事故应急情况下，可将废水回流到废水池，所以不用新建事故应急池。

3 技术方案

3.1 概述

本设计装置通过采用先进的实时控制技术，将加药泵换成计量准确可自动调节流量的计量泵，智能工业控制器根据流量信号和pH1的信号，根据经验算法输出控制信号到计量泵，然后通过在线pH2反馈的pH信号，根据控制范围要求和相关算法对计量泵流量进行自动调整，使得酸碱废水进行实时中和处理——来多少水，处理多少水。保证流到中和池水的pH值在进入中和池时已在规定的范围之内。大大减轻了运行人员的工作量和工作要求，保证了出水pH的达标排放。

3.2 系统原理图

系统原理图见图1。

图1 中和处理自动化系统图

3.3 方案设计

该装置由一个控制柜（包含两个在线pH计、一个流量计、一个智能工业控制器、四台变频器）、两台酸计量泵、两台碱计量泵、一个管道混合器等组成。如附图所示，智能工业控制器开始根据前馈pH1和流量计反馈的信号，先决定启动酸计量泵还是碱计量泵，即是加酸还是加碱，然后计算初始加酸（或碱）的量，并将控制信号传给变频器，由变频器控制计量泵的实际加酸（碱）量，计量泵射出的酸（碱）经过管道混合器与废水充分混合反应，混合反应后的废水由后馈pH计pH2进行实时检测，并将信号不停地传给智能工业控制器，智能工业控制器根据pH2的信号和用户需要的pH控制范围对初始加酸（碱）两进行调整，并将调整后的信号传给变频器，由变频器控制相应计量泵的加酸（碱）量，从而实现动态地将废水pH值控制在规定的范围内。当流量计信号为零时，工业控制器马上发出指令让所有加酸（碱）泵停运。防止没有废水流出时，酸碱腐蚀管道。

3.4 具体实施方式

具体实施该设计前，应到现场进行考察，与用户进行充分的沟通，了解废水的化学性质尤其是pH值的变化情况、流量的变化情况、所含的杂质情况等，然后根据了解到的数据和实际情况进行相关工艺参数如计量泵流量、压力；流量计的流量、型式；在线pH计的选型[3]；混合器的大小、材质等的选定。相应的变频器功率，控制柜的大小也就可以确定了。智能工业控制器采用市场上专门用于酸碱中和控制的“K2002型酸碱中和控制器”，也可以采用一个小型的PLC系统，将控制程序编辑到PLC中进行控制。用户方面要提供一个酸（碱）储罐，具体整套设备的现场安装，需要耐酸碱腐蚀的管道、阀门、过滤器、安全阀、备压阀、信号电缆、电线电缆等。现场安装需要电钻、电焊机等，对于控制室与现场较远的地方，调试时应带上对讲机。

4 效果评估

通过该自动加酸碱装置的投入运行，大大减轻了运行人员人工加酸碱进行废水中和调整的工作量，而且保证了排放水的达标合格，减少了环境污染，由于采用实时的自动化的控制手段，使得pH控制范围的精度和稳定性都作者简介：向前（1984-），男，助理实验师,硕士在读，现研究方向：数字信号处理。大大提高了，另外在保证环保达标排放的要求下，在实践中可以通过优化控制范围，达到节约酸、碱的目的。

[1]王笏曹主编.钢铁工业给水排水设计手册[M].北京:冶金工业出版社,2002.

[2]李启华等编.工厂化验员速查手册[M].北京:化学工业出版社，2008.

[3]王森主编.在线分析仪器手册[M].北京:化学工业出版社，2008.

Design of the Automation System for Neutralization Treatment

CHU Yuehai,CHU Yuexi
(Maanshan Hengtai Environment Protection Equipment Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China)

Through using advanced instrumental inspection and control technology,neu原tralization treatment system of acid and alkaline wastewater was innovatively designed,break原ing conventional concepts for wastewater treatment with neutralizing tank.Realtime treatment of acid and alkaline wastewater was practically achieved by designing of automation control process flow,significantly saving construction investment and operation cost.

neutralizing tank;automation control;pH analysis;metering pump

TP72

B

1006-6764（2014）04-0066-03

2014-01-22

储岳海（1970—），男，毕业于河海大学电力系工业电气自动化专业，大学本科学历，现从事技术及管理工作。