1 前言    氯是給水處理中使用最廣泛的消毒劑，在管道水中維持一定量的余氯，不僅可以抑制水中的細(xì)菌再繁殖，防止管網(wǎng)污染；控制生物膜的形成；而且當(dāng)水在輸送中受到再次污染時，還可起到一定的保護(hù)作用，抑制已入侵的病原菌的活力。同時它還有助于維持水質(zhì)的美學(xué)（如減少色度等）。所以，維持管網(wǎng)余氯是保證水質(zhì)的一項重要措施。    目前，各水司對如何合理加氯問題都表現(xiàn)出極大的興趣，但真正做到合理加氯的供水系統(tǒng)則很少。凈水中余氯濃度太低不能很好地起到消毒作用，太高則會導(dǎo)致水廠附近管網(wǎng)水的氯濃度較高，產(chǎn)生味覺及嗅覺的不適，浪費藥劑，提高生產(chǎn)成本，同時消毒副產(chǎn)物濃度增加，使水質(zhì)安全性降低。因此各水司都努力尋找加氯量的平衡點，即在保證消毒滅菌的同時，盡量減少消毒劑用量。信息化技術(shù)是供水系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，采用先進(jìn)的自動化加氯控制系統(tǒng)是水廠實現(xiàn)自動化必不可少的措施之一。2 自動加氯控制原理    為達(dá)到消毒效果，又不造成氯氣的浪費，必須根據(jù)原水流量的變化及后續(xù)水質(zhì)的變化及時調(diào)整加氯量的大小。顯然采用人工調(diào)節(jié)是很難實現(xiàn)的，采用先進(jìn)的控制技術(shù)實現(xiàn)加氯自動化是很有必要的。采用如圖1所示的自動加氯控制系統(tǒng)。    目前，凈水廠大多有預(yù)氯化措施，故加氯系統(tǒng)通常包括前加氯和后加氯。前加氯投加點的位置主要從工藝的角度來考慮，常設(shè)在原水總管上。加氯控制方式一般采用原水流量配比加氯方式，其控制原理為：加氯控制器根據(jù)原水流量的變化以及設(shè)定的投加率自動調(diào)節(jié)加氯量。后加氯通常是濾后加氯，加氯點一般設(shè)在清水池進(jìn)水管。后加氯是保證出廠余氯的主要環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到出廠水余氯的合格率和穩(wěn)定性，因此，后加氯控制相對前加氯而言是比較復(fù)雜的。常采用復(fù)合環(huán)自動加氯方式，即根據(jù)濾后水流量及出廠水余氯反饋控制方式構(gòu)成復(fù)合環(huán)控制。其控制原理為：加氯控制器根據(jù)原水流量以及投氯后取樣水中余氯值和設(shè)定的余氯值，通過PLC中的PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)控制加氯量，輸出一個控制量來控制加氯機(jī)的投加裝置（如控制閥門開啟度調(diào)節(jié)）形成一個閉環(huán)控制，使余氯值向設(shè)定值逼近，確保出廠水余氯指標(biāo)。余氯的設(shè)定值應(yīng)根據(jù)水質(zhì)要求進(jìn)行設(shè)定，保證管網(wǎng)中余氯符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。隨著季節(jié)和氣候的變化和供水管網(wǎng)的情況以及原水水質(zhì)的不同，余氯的設(shè)定值應(yīng)隨時進(jìn)行調(diào)整。為了能較穩(wěn)定控制加氯，應(yīng)在氯后總管上設(shè)置流量計，以便將濾后水流量引入到加氯控制中，采用比例加PID的復(fù)合環(huán)控制。                                                                                                            

  圖1 自動加氯示意圖                         

 圖2 加氯工作流程圖   

    如圖2示：前加氯系統(tǒng)與后加氯系統(tǒng)共用一個氯氣氣源，共設(shè)兩組供氯氯瓶,兩組氯瓶互為備用.，根據(jù)氣瓶壓力自動切換。如當(dāng)正在使用的一組氯瓶出口管上的壓力小于某個值時，壓力式自動切換器將自動切換到另一組氯瓶,保證連續(xù)供氯。在加氯自動控制系統(tǒng)中，將PLC的模擬量輸出信號送給加氯機(jī)的模擬量輸入端，通過控制加氯機(jī)中執(zhí)行器的動作，控制水射器中的真空度，進(jìn)而控制了加氯量的大小。加氯自動控制系統(tǒng)中還包括氯氣氣源的自動切換，漏氣自動報警和漏氯吸收裝置的自動控制。在加氯自動控制系統(tǒng)中，關(guān)鍵是對加氯機(jī)的控制。    自動控制氯系統(tǒng)可進(jìn)一步配備計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以便實現(xiàn)加氯間無人值班目標(biāo)。把出廠水中的余氯分析儀測定的數(shù)據(jù)送到加氯間，中心化驗室和調(diào)度室，以便值班人員可隨時監(jiān)測出廠水余氯值和調(diào)整余氯設(shè)定值。 3影響加氯自動控制的主要原因（1）采樣時間    采樣時間的長短，直接影響加氯的效果。為了達(dá)到自動控制的目的，要求氯氣經(jīng)充分混合后馬上檢查余氯值作為復(fù)合環(huán)控制的反饋信號。但現(xiàn)場中，有的工藝設(shè)計將混合接觸時間定的太長，對控制系統(tǒng)來說，即意味著純滯后時間的延長，造成測定結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，在后加氯的投加點和采樣點的選擇上，工藝設(shè)計時應(yīng)充分考慮自動控制的要求。通常情況下，后加氯在清水池進(jìn)水管上，在氯氣與水充分混合后應(yīng)在盡可能短的時間內(nèi)取樣，水經(jīng)過加氯點到余氯分析儀處的水流時間一般不要超過5分鐘，在水與氯氣充分混合的前提下取樣時間越短越好。可用如下二種方法論縮短取樣時間：一是縮短取樣管的長度；二是加快取樣管中的水流速度如加大取樣水管排水分流管。（2）檢測設(shè)備    余氯分析儀的檢測值的正確性也是控制加氯的關(guān)鍵。由于余氯分析儀存在零點漂移，應(yīng)定期進(jìn)行校正。同時在軟件編制時，對信號數(shù)據(jù)的處理也可考慮濾波、穩(wěn)定等形式進(jìn)行適當(dāng)處理以增加數(shù)據(jù)的可靠性。（3）信號傳輸    主要是各底層設(shè)備的檢測信號要及時準(zhǔn)確的傳輸?shù)絇LC中，然后進(jìn)行處理?，F(xiàn)場中大都設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)電流信號（0―20mA或4―20mA）。4 自動加氯系統(tǒng)的應(yīng)用               

    南方某一水廠，以江水為水源，水廠原設(shè)計規(guī)模為6萬m3/d。工藝流程如下示：                  

    圖3 凈水工藝流程圖  采用如上所述的自動加氯控制系統(tǒng)。選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的可編程控制器PLC，它可靠性高，功能齊全，有豐富的編程指令，存儲容量相對較大，采用模塊結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要配置不同的模塊。軟件設(shè)計采用西門子公司的STEP7 開發(fā)軟件。該軟件采用梯形圖及語句表設(shè)計語言，同時具有功能塊設(shè)計思想。采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計的思想，程序利用邏輯塊間的參數(shù)和數(shù)據(jù)傳遞控制過程。           經(jīng)過近一年的運行實踐證明，采用自動投氯系統(tǒng)可以實現(xiàn)加氯量的最佳工況。在原水水質(zhì)及運轉(zhuǎn)工況等有微小變化波動時，人工控制難以進(jìn)行精確和及時調(diào)節(jié)，而自動投氯系統(tǒng)則能做到這點，說明系統(tǒng)的適應(yīng)性更強(qiáng)，穩(wěn)定性更高。整個自動加氯系統(tǒng)完善、配置合理，自動化程度高。采用自動加氯系統(tǒng)，大大提高了水質(zhì)安全的可靠性，同時也減輕了工人的勞動強(qiáng)度，防止人為操作失誤，節(jié)約投加量。表1為2004年7月----9月凈水指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。                 

表1 某水廠改造前后耗氯量對比時間江水平均濁度（度）出廠水平均濁度（NTU）自來水平均余氯mg/L制水量km3用氯量kg相對于同期節(jié)省藥量(%)七月550.80.91568141116八月500.81.01601160113九月480.81.01602160213    從表可看出，實行自動投氯系統(tǒng)后，每月可節(jié)約氯量約15%，在保證殺菌前提下，使投加量最小，不僅降低生產(chǎn)成本，而且水質(zhì)安全性也得到提高。具在良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益，同時有較高的投入產(chǎn)出比。

5 結(jié)論   

   水廠采用本自動控制系統(tǒng)以來，能有效地進(jìn)行工作，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，降低了氯耗，明顯地提高了水質(zhì)，對保證設(shè)備的安全運行和保障生產(chǎn)秩序的正?；龠M(jìn)設(shè)備優(yōu)化運行，提高生產(chǎn)效益和降低運行成本都帶來了許多好處，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。