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馬東平

1  概述
采用中和池實(shí)現(xiàn)污水中和處理是國(guó)內(nèi)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(guò)程的嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。具有采樣控制及間歇控制功能的程序控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的非線性控制，同時(shí)也克服了污水池的容性滯后甚至純滯后，較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水中pH值的控制。本文就此控制過(guò)程及系統(tǒng)實(shí)施做重點(diǎn)介紹。
2  工藝及自控過(guò)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(fēng)機(jī)、泵、堿液罐及控制系統(tǒng)組成。
裝置中和工藝過(guò)程是：當(dāng)中和池液面達(dá)到一定高度時(shí)，裝置自啟動(dòng)（手動(dòng)狀態(tài)可隨時(shí)啟動(dòng)）進(jìn)入中和處理程序，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)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(chē)，系統(tǒng)返回初始等待。中和過(guò)程中當(dāng)堿液罐液面降至低限時(shí)，中和暫停（只進(jìn)行污水循環(huán)和空氣攪拌），執(zhí)行堿罐加堿程序，完畢后中和程序繼續(xù)進(jìn)行。所有控制閥門(mén)及風(fēng)機(jī)、水泵均可手動(dòng)控制。
 

圖2  污水中和控制程序框圖

如圖2所示，中和控制過(guò)程是：系統(tǒng)啟動(dòng)后，先進(jìn)行10分鐘自攪拌（污水自循環(huán)，風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)攪拌）實(shí)現(xiàn)污水自中和，然后執(zhí)行投堿。當(dāng)pH<3.5時(shí)，由于離給定較遠(yuǎn)（一般7～9）且此時(shí)中和曲線處于較平緩區(qū)域，故可開(kāi)雙閥連續(xù)加堿直至pH>3.5。此時(shí)中和曲線趨于傾斜，加堿速度開(kāi)始放慢，由于從加堿、攪拌到中和過(guò)程具有較大的容性滯后和純滯后，因此在pH>3.5后將連續(xù)加堿改為間歇加堿。pH<4.5時(shí)為每攪拌10分鐘開(kāi)單閥加堿3分鐘，pH>4.5時(shí)為每攪拌10分鐘開(kāi)單閥加堿1分鐘，進(jìn)一步放慢加堿速度，使pH值逐步靠近給定值而最終不超過(guò)上限值。pH值達(dá)到給定值后，風(fēng)機(jī)停止攪拌，污水由自循環(huán)改為外放排出。
堿液配制即先進(jìn)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(shí)現(xiàn)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(tǒng)是由過(guò)程檢測(cè)儀表（pH值、液位），程控、顯示報(bào)警單元以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。程控單元為系統(tǒng)的核心部分，它是一個(gè)具有邏輯判斷功能、定時(shí)功能并可產(chǎn)生多路邏輯輸出的控制儀表，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位、pH值的邏輯判斷和對(duì)各閥門(mén)、機(jī)、泵的邏輯控制。采用可編程控制器（PLC）取代過(guò)去的繼電器電路不僅使電路更加簡(jiǎn)單而且工作速度及可靠性都大大提高，系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)也更加方便，不失為一種理想選擇。現(xiàn)以O(shè)MRON C系列PLC為例就實(shí)現(xiàn)上述中和控制系統(tǒng)加以說(shuō)明。中和控制梯形圖如圖3所示。
接點(diǎn)代號(hào)說(shuō)明：
0000～0012為外部輸入接點(diǎn)、0501～0510為外部輸出接點(diǎn)、1000～1019為內(nèi)部輔助接點(diǎn)、001～002為保持繼電器接點(diǎn)、01～07為延時(shí)繼電器接點(diǎn)，其中0000、0001、0003為系統(tǒng)手，自，停轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)；0002為手動(dòng)啟動(dòng)按鈕；0004～0007為pH值檢測(cè)輸入；0008、0009、0010、0012為中和池及堿液罐液位接點(diǎn)輸入；0510～0506為閥門(mén)控制輸出接點(diǎn)；0507～0510為風(fēng)機(jī)、污水泵開(kāi)停接點(diǎn)；01～07的延時(shí)時(shí)間分別為10分、2秒、10分、3分、1分、2秒、2秒。
閥門(mén)手動(dòng)控制可在PC機(jī)相應(yīng)輸出接點(diǎn)后加接兩位開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
其它儀表選型，中和池及堿罐液位可選用多點(diǎn)報(bào)警輸出的磁浮子液位檢測(cè)儀，污水控制閥可選用襯膠氣動(dòng)碟閥，堿液控制閥可選用氣動(dòng)襯膠隔膜閥。pH檢測(cè)及二次儀表在系統(tǒng)中起著重要作用，應(yīng)盡量選用精度和可靠性較高的儀表。