中和處理自動化系統(tǒng)的設(shè)計

儲岳海,儲岳喜

（馬鞍山市桓泰環(huán)保設(shè)備有限公司，安徽馬鞍山243000）

中和處理自動化系統(tǒng)的設(shè)計

儲岳海,儲岳喜

（馬鞍山市桓泰環(huán)保設(shè)備有限公司，安徽馬鞍山243000）

通過采用先進(jìn)的儀表檢測和控制技術(shù)，對酸堿廢水中和處理進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，突破了中和池處理酸堿廢水的傳統(tǒng)處理思路，通過自動化控制流程設(shè)計，真正實現(xiàn)了實時處理酸堿廢水的目的，大大節(jié)約了建設(shè)投資和運營成本。

中和池；自動控制；pH檢測；計量泵

1 引言

鋼鐵工業(yè)含酸、堿廢水一般采用中和沉淀法進(jìn)行處理[1]。鋼鐵廠產(chǎn)生的酸堿廢水處理站的廢水處理流程是，從斜管池溢流到調(diào)節(jié)池，再由調(diào)節(jié)池經(jīng)過泵送到中和池，運行人員通過從中和池取樣分析pH數(shù)據(jù)，人工判斷是否需要加酸，以及加多長時間酸，然后將酸加到中和池進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池的水外排是由液位控制的，液位到達(dá)時自動啟動外排泵向外排水，當(dāng)運行人員發(fā)現(xiàn)pH值偏高（或低）達(dá)不到排放的環(huán)保要求時，人工啟動加酸泵進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。由于中和池比較大，分析pH、加酸（堿）這一環(huán)節(jié)要反復(fù)進(jìn)行。這樣一個中和池系統(tǒng)的運行要4~5個人，還不包括定期檢修人員，所以運行人工成本很高。由于酸堿中和在pH7左右往往會產(chǎn)生躍變[2]，人工控制加酸、加堿量很難解決這種非線性躍變，導(dǎo)致中和池廢水要么呈現(xiàn)酸性或者呈現(xiàn)堿性，很難達(dá)到理想的控制范圍。

另外一個中和池的建設(shè)，根據(jù)處理水量，最小的一般也達(dá)到幾十個立方（否則沒有必要建設(shè)），占地面積大，基建投資也比較大。所以如何利用當(dāng)今先進(jìn)的實時自動化控制技術(shù)，打破傳統(tǒng)中和池處理酸堿廢水的設(shè)計思路，實現(xiàn)中和處理實時化，有著重要的經(jīng)濟(jì)、社會意義。

2 現(xiàn)場實際情況和要求

由于軋鋼廢水是間斷排放，說來就來，泵送廢水過程非?？?，運行人員通過人工化驗，工作量大而且不及時。即使安裝一塊在線pH表計，如果憑借人工經(jīng)驗和判斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，仍然容易造成外排廢水pH值忽高忽低，很難保證出水pH的合格排放。本設(shè)計就是要選用當(dāng)今最先進(jìn)的智能化控制設(shè)備，在傳統(tǒng)的PID控制調(diào)節(jié)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的模糊控制技術(shù)，對pH進(jìn)行分段控制，通過對廢水pH的實時監(jiān)測和對加藥計量設(shè)備實時控制，從而達(dá)到自動化處理酸堿廢水的目的，采用該設(shè)計方案和技術(shù)，運營人員可以減少到1~2人，新上項目不需要建設(shè)中和池，老項目可將中和池改為事故應(yīng)急池。新項目在事故應(yīng)急情況下，可將廢水回流到廢水池，所以不用新建事故應(yīng)急池。

3 技術(shù)方案

3.1 概述

本設(shè)計裝置通過采用先進(jìn)的實時控制技術(shù)，將加藥泵換成計量準(zhǔn)確可自動調(diào)節(jié)流量的計量泵，智能工業(yè)控制器根據(jù)流量信號和pH1的信號，根據(jù)經(jīng)驗算法輸出控制信號到計量泵，然后通過在線pH2反饋的pH信號，根據(jù)控制范圍要求和相關(guān)算法對計量泵流量進(jìn)行自動調(diào)整，使得酸堿廢水進(jìn)行實時中和處理——來多少水，處理多少水。保證流到中和池水的pH值在進(jìn)入中和池時已在規(guī)定的范圍之內(nèi)。大大減輕了運行人員的工作量和工作要求，保證了出水pH的達(dá)標(biāo)排放。

3.2 系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)原理圖見圖1。

圖1 中和處理自動化系統(tǒng)圖

3.3 方案設(shè)計

該裝置由一個控制柜（包含兩個在線pH計、一個流量計、一個智能工業(yè)控制器、四臺變頻器）、兩臺酸計量泵、兩臺堿計量泵、一個管道混合器等組成。如附圖所示，智能工業(yè)控制器開始根據(jù)前饋pH1和流量計反饋的信號，先決定啟動酸計量泵還是堿計量泵，即是加酸還是加堿，然后計算初始加酸（或堿）的量，并將控制信號傳給變頻器，由變頻器控制計量泵的實際加酸（堿）量，計量泵射出的酸（堿）經(jīng)過管道混合器與廢水充分混合反應(yīng)，混合反應(yīng)后的廢水由后饋pH計pH2進(jìn)行實時檢測，并將信號不停地傳給智能工業(yè)控制器，智能工業(yè)控制器根據(jù)pH2的信號和用戶需要的pH控制范圍對初始加酸（堿）兩進(jìn)行調(diào)整，并將調(diào)整后的信號傳給變頻器，由變頻器控制相應(yīng)計量泵的加酸（堿）量，從而實現(xiàn)動態(tài)地將廢水pH值控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)流量計信號為零時，工業(yè)控制器馬上發(fā)出指令讓所有加酸（堿）泵停運。防止沒有廢水流出時，酸堿腐蝕管道。

3.4 具體實施方式

具體實施該設(shè)計前，應(yīng)到現(xiàn)場進(jìn)行考察，與用戶進(jìn)行充分的溝通，了解廢水的化學(xué)性質(zhì)尤其是pH值的變化情況、流量的變化情況、所含的雜質(zhì)情況等，然后根據(jù)了解到的數(shù)據(jù)和實際情況進(jìn)行相關(guān)工藝參數(shù)如計量泵流量、壓力；流量計的流量、型式；在線pH計的選型[3]；混合器的大小、材質(zhì)等的選定。相應(yīng)的變頻器功率，控制柜的大小也就可以確定了。智能工業(yè)控制器采用市場上專門用于酸堿中和控制的“K2002型酸堿中和控制器”，也可以采用一個小型的PLC系統(tǒng)，將控制程序編輯到PLC中進(jìn)行控制。用戶方面要提供一個酸（堿）儲罐，具體整套設(shè)備的現(xiàn)場安裝，需要耐酸堿腐蝕的管道、閥門、過濾器、安全閥、備壓閥、信號電纜、電線電纜等?，F(xiàn)場安裝需要電鉆、電焊機(jī)等，對于控制室與現(xiàn)場較遠(yuǎn)的地方，調(diào)試時應(yīng)帶上對講機(jī)。

4 效果評估

通過該自動加酸堿裝置的投入運行，大大減輕了運行人員人工加酸堿進(jìn)行廢水中和調(diào)整的工作量，而且保證了排放水的達(dá)標(biāo)合格，減少了環(huán)境污染，由于采用實時的自動化的控制手段，使得pH控制范圍的精度和穩(wěn)定性都作者簡介：向前（1984-），男，助理實驗師,碩士在讀，現(xiàn)研究方向：數(shù)字信號處理。大大提高了，另外在保證環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的要求下，在實踐中可以通過優(yōu)化控制范圍，達(dá)到節(jié)約酸、堿的目的。

[1]王笏曹主編.鋼鐵工業(yè)給水排水設(shè)計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[2]李啟華等編.工廠化驗員速查手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3]王森主編.在線分析儀器手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)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

儲岳海（1970—），男，畢業(yè)于河海大學(xué)電力系工業(yè)電氣自動化專業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)從事技術(shù)及管理工作。