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马东平

1  概述
采用中和池实现污水中和处理是国内目前使用较多的污水处理装置。它是向污水中投放碱（酸）与污水中和，使pH值合格后排放的一种污水处理方法。但由于中和过程的严重非线性以及污水池的大容性滞后，使人工投酸（碱）中和方法很难将pH值控制在标准要求的范围内。具有采样控制及间歇控制功能的程序控制系统不仅实现了对象的非线性控制，同时也克服了污水池的容性滞后甚至纯滞后，较好地实现了对污水中pH值的控制。本文就此控制过程及系统实施做重点介绍。
2  工艺及自控过程
 

图1  污水中和工艺及自控流程图

如图1所示，污水中和装置（以酸性污水中和为例）是由中和池、风机、泵、碱液罐及控制系统组成。
装置中和工艺过程是：当中和池液面达到一定高度时，装置自启动（手动状态可随时启动）进入中和处理程序，自动实现污水中和。中和完毕，合格污水外放。液面降至低限后装置停车，系统返回初始等待。中和过程中当碱液罐液面降至低限时，中和暂停（只进行污水循环和空气搅拌），执行碱罐加碱程序，完毕后中和程序继续进行。所有控制阀门及风机、水泵均可手动控制。
 

图2  污水中和控制程序框图

如图2所示，中和控制过程是：系统启动后，先进行10分钟自搅拌（污水自循环，风机鼓风搅拌）实现污水自中和，然后执行投碱。当pH<3.5时，由于离给定较远（一般7～9）且此时中和曲线处于较平缓区域，故可开双阀连续加碱直至pH>3.5。此时中和曲线趋于倾斜，加碱速度开始放慢，由于从加碱、搅拌到中和过程具有较大的容性滞后和纯滞后，因此在pH>3.5后将连续加碱改为间歇加碱。pH<4.5时为每搅拌10分钟开单阀加碱3分钟，pH>4.5时为每搅拌10分钟开单阀加碱1分钟，进一步放慢加碱速度，使pH值逐步靠近给定值而最终不超过上限值。pH值达到给定值后，风机停止搅拌，污水由自循环改为外放排出。
碱液配制即先进水至碱液罐的一定液面，然后再加碱至上限液面，从而得到一定比例的稀碱液。
3  PLC实现中和程序控制

图3  污水中和程序控制原理图

    中和控制系统是由过程检测仪表（pH值、液位），程控、显示报警单元以及执行机构等部分组成。程控单元为系统的核心部分，它是一个具有逻辑判断功能、定时功能并可产生多路逻辑输出的控制仪表，从而实现对液位、pH值的逻辑判断和对各阀门、机、泵的逻辑控制。采用可编程控制器（PLC）取代过去的继电器电路不仅使电路更加简单而且工作速度及可靠性都大大提高，系统调试维护也更加方便，不失为一种理想选择。现以OMRON C系列PLC为例就实现上述中和控制系统加以说明。中和控制梯形图如图3所示。
接点代号说明：
0000～0012为外部输入接点、0501～0510为外部输出接点、1000～1019为内部辅助接点、001～002为保持继电器接点、01～07为延时继电器接点，其中0000、0001、0003为系统手，自，停转换开关接点；0002为手动启动按钮；0004～0007为pH值检测输入；0008、0009、0010、0012为中和池及碱液罐液位接点输入；0510～0506为阀门控制输出接点；0507～0510为风机、污水泵开停接点；01～07的延时时间分别为10分、2秒、10分、3分、1分、2秒、2秒。
阀门手动控制可在PC机相应输出接点后加接两位开关实现手动、自动转换。
其它仪表选型，中和池及碱罐液位可选用多点报警输出的磁浮子液位检测仪，污水控制阀可选用衬胶气动碟阀，碱液控制阀可选用气动衬胶隔膜阀。pH检测及二次仪表在系统中起着重要作用，应尽量选用精度和可靠性较高的仪表。