发电厂工业废水处理系统探析范文

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pH值的控制一直是发电厂工业废水处理领域中的难题之一，因为酸碱反应过程是一个典型的非线性过程。pH值较低或较高时，pH值变化非常缓慢；而在中性时，即pH值在7左右时，加入药剂的微小变化都会引起pH值的很大变化，即随着溶液pH值的变化，pH值相对于加药量变化的增益也随之发生显著变化，非线性特征非常明显。另外，实际酸碱反应过程中还存在混合、测量等滞后环节，而且延迟时间一般很长，就更增加了控制的难度。解决好工业废水处理系统pH值中和处理的自动控制问题，对提高pH值中和处理的控制质量，减轻运行人员工作强度，防止发生环境污染事故等都具有重要意义。

对pH值的控制难题，国内外专家、学者做了大量的研究工作，建立pH值控制模型、研制pH值测控装置等。但由于工业系统pH值的控制状态千变万化，很难研制出一种适应各种工业生产情况的pH值控制器，换句话说，工业系统pH值的控制往往需要根据现场实际情况建立模型和研制控制器，由于建模方法和算法均比较复杂，实现起来成本不菲，这自然阻碍了pH值自动控制技术在工业生产领域的普及应用。在发电厂工业废水处理系统pH值的自动控制中，控制工程师多采用传统的PID（比例-积分-微分）调节或自建模型的控制方法进行自动控制，控制效果多不理想，难以满足现场控制需要。由于控制品质不佳，用户常常将自动控制程序束之高阁，在此提出了在发电厂工业废水处理系统中对pH值进行自动控制的新方案。

1pH值自动中和处理控制程序

工业废水处理系统pH值中和处理是废水处理工艺中一种常见的工艺，中和处理的pH值要求在6～9之间。pH值中和或调整有动态连续式和静态间断式2种方式。在此要解决的是pH值静态间断式中和处理的情况，简单地说就是在一个废水储存池内如何通过自动加酸、加碱来进行pH中和处理。运行人员在进行人工中和时，先以测量的pH值与目标值进行比较，根据偏差大小预估一个加酸、加碱时间和加酸、加碱量进行加药，然后进行搅拌，测量。如此反复，直至合格后排放。在加酸或加碱自动中和处理过程中，加药泵频率根据废水的pH值进行PID调节，但实际控制效果却并不理想，原因是pH值和加药量并非线性关系，此外酸碱药液加入系统后进行反应还存在一定的滞后性。采用传统的PID自动控制方案难以解决这一工艺控制问题。

2新的pH值自动控制方案

2.1控制方案模拟人工中和程序，废水储水池自动中和程序启动后，先曝气（或搅拌），然后判断pH值。当pH值大于参数设置中的“pH_H”，加酸中和，小于“pH_L”时，加碱中和，在两者之间时，pH值合格可排放。当pH值不合格时，加酸碱中和，加酸碱时间经公式计算后得出，加完药后继续曝气（搅拌），曝气完成之后判断pH值，合格则排放，不合格再根据pH值计算加药时间进行加药中和，如此反复，直至pH值合格。

2.2控制界面每个废水池对应一个参数设置界面，如图1所示。

2.3控制参数的设置控制参数的设置应根据系统和池体情况，并通过实际调整试验来确定，一般应考虑以下因素：（1）pH值高、低限设定点应在废水中和标准控制范围之内，为安全起见，可将设定点设在与标准界限保持一定的安全距离。（2）曝气时间应根据池体大小、搅拌方式、池内水量多少等因素确定，以确保搅拌均匀为准。（3）加酸、加碱流量即加药泵的出力，建议加药泵以固定行程和频率运行，以免产生误差。

3加药时间的计算

3.1加酸中和时加药时间的计算以98%浓硫酸为例，设废水池面积S=100m2，水池的液位为H（假设为3m），将H液位设定为启动液位，若在H液位时水池内的pH值判断值为10，中和点设为7，以98%的浓硫酸作为中和介质，加药泵的流量Q=100L/h计。

3.2加碱中和时加药时间的计算以45%氢氧化钠为例，设废水池面积S=100m2，水池的液位为H（假设为3m），将H液位设定为启动液位，若在H液位时水池内的pH判断值为4，中和点设为7，以45%的氢氧化钠作为中和介质，加药泵的流量Q=100L/h计，则理论加药时间T（s）的计算方法为。代入各相关数据并注意单位换算得T=65s。

3.3加药时间的修正在实际中，因为加药管线的长短、水池的大小、水池中酸碱物质性质的不同等因素，理论计算的加药时间可能会存在一定的正偏差或负偏差，因此在程序制作时设置一个“酸加药修正时间”和“碱加药修正时间”窗口，以便进行人为的时间修正。

4结语

pH值是非线性控制变量，按照传统的PID控制理论或简单的自建模型进行自动控制，不能满足生产工艺的控制要求。采用新的控制方案对废水pH值进行自动中和处理，已应用于某发电厂工业废水中和处理系统，整个系统按照无人值守要求进行自动化程序设计。实际运行表明这种控制方法，简单、准确、实用，既减轻了人员工作量，又避免了人为调整时pH值不易控制、pH值过调等情况。系统控制品质良好，完全可以实现无人值守自动中和处理、合格排放废水的目标。

作者：方振鳌 王异成 李丹 薛永生 李海燕 单位：国网浙江省电力公司电力科学研究院 武汉江扬环境科技有限公司