数字式控制器在加氯处理过程中的应用

newmaker    来源：《water21》杂志

欢迎访问e展厅 展厅 3 环保设备/水处理设备展厅 噪音控制, 紫外线杀菌器, 反渗透装置, 粉尘过滤器, 除尘器, ... 对水进行加氯处理以便使之能供人们所饮用，这是近代史上最伟大的科学进步之一，而Cl2也因此成为世界上应用最为广泛也最为人们所接受的消毒剂之一。但要确保饮用水成功加氯处理的关键是使用适当数量的Cl2，根据具体应用的不同，理想的加药量也会大不同，但一般0.2~0.6 ppm的残留“游离”氯含量均属于正常范围。 水中氯残留量不够，会导致灭菌不完全（包括由于泄漏或其他污染源而导致的灭菌标准上的偏差），并导致原本应由Cl2氧化后沉淀的铁元素或锰元素的不完全沉淀。而加氯过度有可能影响到水的感官品质，同时浪费化学药剂，并导致系统组成部分的使用寿命由于腐蚀而缩短。 要想得到正确的控制并保持平衡，就要求采用精确的控制装置，并了解每一个涉及到的变量，诸如Cl2需要量、所需达到的残留量、泵机规格、设定值以及将要注入水内的氯溶液浓度，这些变量会导致加氯处理装置的设置工作显得困难，对经验不足的用户具有较大的挑战。 计量泵 NaClO（或消毒剂）的传统使用方式是通过计量泵来完成的，在此类应用当中，计量泵通常被称为“加氯器”，而且通常采用往复式隔膜或蠕动式“管式”设计。可供使用的次氯酸钠溶液的浓度在3%~15%之间（可购买到的液体消毒剂的典型浓度为5.25%），NaClO溶液可以用“净溶液”（不稀释）或用水混合后的“混合溶液”的方式泵入至水箱内，以满足具体装置的要求。 了解源水的组成成份对于掌握加氯器的选型有着重要作用。社区水源的特性可能会因采样地点的不同而存在差异，甚至在同一条街道都有可能会有所不同。而且水质会逐月发生变化，有时甚至每周或每天都不同，这取决于不同的环境因素。因此，加氯器需要调整输出量，以获得理想的游离氯水平，而且应当具备允许进行大范围调整的容量额定值。 Cl2需求量 首先必须通过水样试验来决定源水的Cl2需求量。Fe、Mn、H2S和其他杂质的消除需要和Cl充分的沉淀和反应，因此需要更多的Cl（除非以灭菌为目的而要求的Cl残留量以外）。 一般来说，每1 ppm的Fe或Mn就要求至少注入1 ppm的Cl，而每1 ppm的硫化氢将要求注入大约3 ppm的Cl。 了解了对Cl需求量，剩下的惟一变量就是在注入Cl这个过程当中的对流量的控制了。 在绝大多数的地下水井水处理应用当中，一般都用了固定转速的水泵，一旦获知饮用水的流量，就可以根据下列公式计算出所需的加氯器的规格。在这个公式当中，流量单位为加仑每分（gpm）、加药量单位为ppm、1440是一天当中的分钟数，而Cl溶液浓度的单位为ppm， [(饮用水流量×加药量×1440) ÷ (氯溶液浓度)] ×2 =计量泵在系统压力下的最大额定输出量gpd（加仑/每天） 例如假设一个25 gpm的水井泵，3.0 ppm的加药量要求以及5.25%的溶液浓度，那么在此项应用中，将需要化学药品输出的计量规格为4gpd的计量泵 ([25 ×3.0×1440÷52500]×2 = 4.11)。 （备注：以ppm为单位的Cl2的溶液浓度就等于NaClO溶液的百分比，以十进制数表示时，再乘以1000000倍（如5.25%Cl2就会是0.0525×1000000，也就是52 500 ppm。） 此项计算用于选择可用于响应所有变量的现场输出调整所用的加氯器的规格。 接触时间 此外，用户还必须考虑到接触时间，由于NaClO有可能发生降解，所以有可能需要较长的接触时间。为了避免延长接触时间，在多数系统内不允许使用贮存2周以上的次氯酸盐溶。为了确保氯化的反应时间充足，要求采用20min的接触时间以实现彻底消毒和沉淀。 在一些应用当中，加氯器用水泵来激活（通常是水井泵），从而实现近似正比例的加Cl操作。在其他应用当中，在水的流量根据需求量而发生变化的情况下，必须使用一个流量测量装置来依据流量的改变而改变加氯器的加药速率。我们建议对接触水箱流出的水进行后期过滤以滤除沉淀物。而且，供水应当接受定期试验，查看Cl需求量的变化，以确定是否要求对计量泵的输出进行调整，或对所使用溶液的浓度做出调整。 智能控制器 要实现有效消毒就要求在水质出现季节性或过渡性变化的同时保持恒定不变的游离Cl水平。这一过程就推动了对智能加氯器的需求，智能加氯器配备了一体化的控制器，可以监测Cl水平，读取过程流量并相应地调整给药速率。 在工业系统当中，最常见的方法是使用电子控制器为这些类型的计量系统添增加智能化功能。虽然在工业处理装置中，一般情况下会有许多家用型水处理系统或较小规格水处理系统中并不需要的功能，但是，智能加氯器可以在经济成本效益较好的系统内将工业反馈控制的功能带入至家用型水处理系统（POE）市场中来。 在智能加氯器当中，传感器安置在注入点的下游，位于尺寸适当的接触水箱之后，以监测POE水内的残留Cl水平。传感器将信号反馈回到位于计量泵壳体内的一体化控制器内。这个计量泵内的微处理器或“电脑”将通过采集残留游离Cl输入信号以及测量到的来自水表的POE流量，管理计量泵设置值，以达到在任何时候都能保持所要求的设定值的目标。如果实测Cl含量低于下限，则微处理器将提高计量泵的转速；如果实测水平高于上限，则微处理器就会减少泵的转速。这样的控制水准可以显著地提高加氯系统的精确度，避免浪费现象，确保消毒效果。 跟踪系统性能 通过对这些变量的监测功能与计量泵/控制器能力的结合，就可以对系统性能进行跟踪，而下一代的智能计量泵/控制器可以根据实际和预期的过程变量的变迁情况，自动改变自己的给药速率，以适应不断变化的系统条件。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/22/2010)