自来水厂氯胺投加工艺的自动化控制与改造

范骏

上海禾峰环境工程有限公司 200223

正文：

一、水厂水处理流程

城市水厂的水源通常都是从周边环境中的水域中取得的，也有的水源来自于自下水。这些水一般都是经由水泵抽入到水厂中，进入到水厂中的水含有不同含量的悬浮物、溶解物等不可食用的杂志，因此不可以直接向用户进行供给，而是要经过投药、混合反应、沉淀、澄清、过滤、消毒等一系列的程序进行处理，将有害物质进行去除达标之后才能够输送给用户进行使用。

二、自来水厂氯胺投加系统控制难点

作为保证饮用水卫生安全的重要屏障，消毒是水处理工艺中最重要的一个环节。上世纪初，人们就将氯作为消毒剂应用于水处理行业，一百多年来，氯消毒工艺仍然作为最流行的饮用水消毒工艺，为人类控制水致疾病做出重要贡献。但是氯消毒有其固有的缺陷，如会产生有害的消毒副产物、稳定性差、对病毒的灭活能力差等，这促使人们寻找替代的消毒剂和工艺。氯胺作为一种替代消毒剂被提出来，它具有产生的消毒副产物少、消毒效果维持时间长等优点。尤其是我们国家饮用水水源普遍较差，折点加氯工艺受到限制，氯胺消毒工艺将是一种替代消毒技术。下面对自来水厂氯胺投加系统的一些难点进行了分析。

1、滞后严重

自来水厂氯胺投加系统投加控制存控制延时，从投加点到清水池的检测滞后，清水池进口流量和这个滞后存在密切的关系，由于这个滞后比较明显，仅依靠清水池余氯反馈进行人为干预调整，氯胺投加效果较差，而且只能根据以往的经验进行投加，当水质和水量比较稳定时，这种氯胺投加效果较好；当水质和水量发生变化，投加浓度变化明显时，氯胺投加效果较差。出厂水控制也存在余氯控制延时，二泵房出水量、清水池水位、清水池进水流量和这个滞后有着密切的关系，而该滞后非常明显，水量较大的情况下往往可超过2 个小时，高液位、小水量情况下，也经常超过3 个小时。当水质或者流量发生变化时，仅依靠人工经验无法实现有效的控制。

2、水质变化缓慢

不同季节的水质往往不同，并且不同水质条件下，氯胺浓度也存在明显差异，例如，和夏季相比，冬季自来水中的微生物活性明显降低，所以冬季自来水氯胺投加会适当减少。

3、扰动大

自来水厂的泵房开关泵往往会导致清水池流量发生突变，氯胺投加控制比例系数主要受到清水池进口流量的影响，因此很难定量地分析和控制加氯量，并且滤池反冲洗不仅对氯胺投加系统造成较大扰动，而且使清水池进口容易出现突变的流量。同时，泵房开关泵调节控制不合理，使得清水池中余氯停留时间过长而发生突变，通常情况下由自来水厂控制室来控制泵房开关泵，这使得对开关泵的实际情况无法明确的得知，从而很难科学预测加药量。当水质突变时，一旦遇到大规模排污或者大暴雨，自来水中的氨氯含量大幅上涨，也会对氯胺投加系统造成较大扰动。

三、自来水厂中氯胺投加系统的改进设计

1、根据氯胺消毒工艺原理，最理想的加氯控制，应当是将总余氯浓度控制在标准允许范围内，且Cl2：N以精确的5：1进行投加（氯胺比计算=后加氯流量*密度*浓度：后加氨流量*密度*浓度），这样一氯胺的产率将达到最大。过量的加氯不仅使得氯胺消毒工艺相对于传统氯消毒工艺优势消失以及经济效益损失，并且产生的二氯胺会使得自来水有嗅味；而过量氨氮的加入，不仅会导致经济效益的损失，更严重的是过量的氨氮进入管网会影响水质生物稳定性，在管网中存在的氨氧化细菌和亚硝化细菌会将过量的氨氮转化为危害极大的亚硝酸盐。

2、加氯控制

后加氯的投加可以选择比例来投加或者闭环控制投加，同样是通过隔膜计量泵来完成，而隔膜泵一般由两个因素控制：频率和冲程。

如果选择比例投加，其控制过程和前加氯一样，只是进水流量改为滤后水流量。

但大多数情况下，我们使用PID闭环控制用于后加氯，控制过程如下：

冲程可以通过SCADA上设定；

频率通过如下PID图示控制；

由于反冲洗的影响可能会造成调节的波动比较大，可以将滤后水流量变化的情况考虑进频率的输出值，如下图：

(其中： fw’滤后水瞬时流量； Fw’max最大滤后水流量； k修正系数)

四、结束语

近年来，我国经济快速发展，人们生活水平明显提高，为了满足用水需求，应特别注意加氯控制环节，结合自来水厂的实际生产运营条件，积极改进加氯控制系统，运用加药系统大闭环控制并提高在线仪表稳定性及，解决传统加氯系统非固定时滞、大滞后等问题，不断提高加氯控制系统运行效果。