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馬東平

1  概述
采用中和池實現污水中和處理是國內目前使用較多的污水處理裝置。它是向污水中投放堿（酸）與污水中和，使pH值合格后排放的一種污水處理方法。但由于中和過程的嚴重非線性以及污水池的大容性滯后，使人工投酸（堿）中和方法很難將pH值控制在標準要求的范圍內。具有采樣控制及間歇控制功能的程序控制系統不僅實現了對象的非線性控制，同時也克服了污水池的容性滯后甚至純滯后，較好地實現了對污水中pH值的控制。本文就此控制過程及系統實施做重點介紹。
2  工藝及自控過程
 

圖1  污水中和工藝及自控流程圖

如圖1所示，污水中和裝置（以酸性污水中和為例）是由中和池、風機、泵、堿液罐及控制系統組成。
裝置中和工藝過程是：當中和池液面達到一定高度時，裝置自啟動（手動狀態可隨時啟動）進入中和處理程序，自動實現污水中和。中和完畢，合格污水外放。液面降至低限后裝置停車，系統返回初始等待。中和過程中當堿液罐液面降至低限時，中和暫停（只進行污水循環和空氣攪拌），執行堿罐加堿程序，完畢后中和程序繼續進行。所有控制閥門及風機、水泵均可手動控制。
 

圖2  污水中和控制程序框圖

如圖2所示，中和控制過程是：系統啟動后，先進行10分鐘自攪拌（污水自循環，風機鼓風攪拌）實現污水自中和，然后執行投堿。當pH<3.5時，由于離給定較遠（一般7～9）且此時中和曲線處于較平緩區域，故可開雙閥連續加堿直至pH>3.5。此時中和曲線趨于傾斜，加堿速度開始放慢，由于從加堿、攪拌到中和過程具有較大的容性滯后和純滯后，因此在pH>3.5后將連續加堿改為間歇加堿。pH<4.5時為每攪拌10分鐘開單閥加堿3分鐘，pH>4.5時為每攪拌10分鐘開單閥加堿1分鐘，進一步放慢加堿速度，使pH值逐步靠近給定值而最終不超過上限值。pH值達到給定值后，風機停止攪拌，污水由自循環改為外放排出。
堿液配制即先進水至堿液罐的一定液面，然后再加堿至上限液面，從而得到一定比例的稀堿液。
3  PLC實現中和程序控制

圖3  污水中和程序控制原理圖

    中和控制系統是由過程檢測儀表（pH值、液位），程控、顯示報警單元以及執行機構等部分組成。程控單元為系統的核心部分，它是一個具有邏輯判斷功能、定時功能并可產生多路邏輯輸出的控制儀表，從而實現對液位、pH值的邏輯判斷和對各閥門、機、泵的邏輯控制。采用可編程控制器（PLC）取代過去的繼電器電路不僅使電路更加簡單而且工作速度及可靠性都大大提高，系統調試維護也更加方便，不失為一種理想選擇。現以OMRON C系列PLC為例就實現上述中和控制系統加以說明。中和控制梯形圖如圖3所示。
接點代號說明：
0000～0012為外部輸入接點、0501～0510為外部輸出接點、1000～1019為內部輔助接點、001～002為保持繼電器接點、01～07為延時繼電器接點，其中0000、0001、0003為系統手，自，停轉換開關接點；0002為手動啟動按鈕；0004～0007為pH值檢測輸入；0008、0009、0010、0012為中和池及堿液罐液位接點輸入；0510～0506為閥門控制輸出接點；0507～0510為風機、污水泵開停接點；01～07的延時時間分別為10分、2秒、10分、3分、1分、2秒、2秒。
閥門手動控制可在PC機相應輸出接點后加接兩位開關實現手動、自動轉換。
其它儀表選型，中和池及堿罐液位可選用多點報警輸出的磁浮子液位檢測儀，污水控制閥可選用襯膠氣動碟閥，堿液控制閥可選用氣動襯膠隔膜閥。pH檢測及二次儀表在系統中起著重要作用，應盡量選用精度和可靠性較高的儀表。