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pH值的控制一直是發電廠工業廢水處理領域中的難題之一，因為酸堿反應過程是一個典型的非線性過程。pH值較低或較高時，pH值變化非常緩慢；而在中性時，即pH值在7左右時，加入藥劑的微小變化都會引起pH值的很大變化，即隨著溶液pH值的變化，pH值相對于加藥量變化的增益也隨之發生顯著變化，非線性特征非常明顯。另外，實際酸堿反應過程中還存在混合、測量等滯后環節，而且延遲時間一般很長，就更增加了控制的難度。解決好工業廢水處理系統pH值中和處理的自動控制問題，對提高pH值中和處理的控制質量，減輕運行人員工作強度，防止發生環境污染事故等都具有重要意義。

對pH值的控制難題，國內外專家、學者做了大量的研究工作，建立pH值控制模型、研制pH值測控裝置等。但由于工業系統pH值的控制狀態千變萬化，很難研制出一種適應各種工業生產情況的pH值控制器，換句話說，工業系統pH值的控制往往需要根據現場實際情況建立模型和研制控制器，由于建模方法和算法均比較復雜，實現起來成本不菲，這自然阻礙了pH值自動控制技術在工業生產領域的普及應用。在發電廠工業廢水處理系統pH值的自動控制中，控制工程師多采用傳統的PID（比例-積分-微分）調節或自建模型的控制方法進行自動控制，控制效果多不理想，難以滿足現場控制需要。由于控制品質不佳，用戶常常將自動控制程序束之高閣，在此提出了在發電廠工業廢水處理系統中對pH值進行自動控制的新方案。

1pH值自動中和處理控制程序

工業廢水處理系統pH值中和處理是廢水處理工藝中一種常見的工藝，中和處理的pH值要求在6～9之間。pH值中和或調整有動態連續式和靜態間斷式2種方式。在此要解決的是pH值靜態間斷式中和處理的情況，簡單地說就是在一個廢水儲存池內如何通過自動加酸、加堿來進行pH中和處理。運行人員在進行人工中和時，先以測量的pH值與目標值進行比較，根據偏差大小預估一個加酸、加堿時間和加酸、加堿量進行加藥，然后進行攪拌，測量。如此反復，直至合格后排放。在加酸或加堿自動中和處理過程中，加藥泵頻率根據廢水的pH值進行PID調節，但實際控制效果卻并不理想，原因是pH值和加藥量并非線性關系，此外酸堿藥液加入系統后進行反應還存在一定的滯后性。采用傳統的PID自動控制方案難以解決這一工藝控制問題。

2新的pH值自動控制方案

2.1控制方案模擬人工中和程序，廢水儲水池自動中和程序啟動后，先曝氣（或攪拌），然后判斷pH值。當pH值大于參數設置中的“pH_H”，加酸中和，小于“pH_L”時，加堿中和，在兩者之間時，pH值合格可排放。當pH值不合格時，加酸堿中和，加酸堿時間經公式計算后得出，加完藥后繼續曝氣（攪拌），曝氣完成之后判斷pH值，合格則排放，不合格再根據pH值計算加藥時間進行加藥中和，如此反復，直至pH值合格。

2.2控制界面每個廢水池對應一個參數設置界面，如圖1所示。

2.3控制參數的設置控制參數的設置應根據系統和池體情況，并通過實際調整試驗來確定，一般應考慮以下因素：（1）pH值高、低限設定點應在廢水中和標準控制范圍之內，為安全起見，可將設定點設在與標準界限保持一定的安全距離。（2）曝氣時間應根據池體大小、攪拌方式、池內水量多少等因素確定，以確保攪拌均勻為準。（3）加酸、加堿流量即加藥泵的出力，建議加藥泵以固定行程和頻率運行，以免產生誤差。

3加藥時間的計算

3.1加酸中和時加藥時間的計算以98%濃硫酸為例，設廢水池面積S=100m2，水池的液位為H（假設為3m），將H液位設定為啟動液位，若在H液位時水池內的pH值判斷值為10，中和點設為7，以98%的濃硫酸作為中和介質，加藥泵的流量Q=100L/h計。

3.2加堿中和時加藥時間的計算以45%氫氧化鈉為例，設廢水池面積S=100m2，水池的液位為H（假設為3m），將H液位設定為啟動液位，若在H液位時水池內的pH判斷值為4，中和點設為7，以45%的氫氧化鈉作為中和介質，加藥泵的流量Q=100L/h計，則理論加藥時間T（s）的計算方法為。代入各相關數據并注意單位換算得T=65s。

3.3加藥時間的修正在實際中，因為加藥管線的長短、水池的大小、水池中酸堿物質性質的不同等因素，理論計算的加藥時間可能會存在一定的正偏差或負偏差，因此在程序制作時設置一個“酸加藥修正時間”和“堿加藥修正時間”窗口，以便進行人為的時間修正。

4結語

pH值是非線性控制變量，按照傳統的PID控制理論或簡單的自建模型進行自動控制，不能滿足生產工藝的控制要求。采用新的控制方案對廢水pH值進行自動中和處理，已應用于某發電廠工業廢水中和處理系統，整個系統按照無人值守要求進行自動化程序設計。實際運行表明這種控制方法，簡單、準確、實用，既減輕了人員工作量，又避免了人為調整時pH值不易控制、pH值過調等情況。系統控制品質良好，完全可以實現無人值守自動中和處理、合格排放廢水的目標。

作者：方振鰲 王異成 李丹 薛永生 李海燕 單位：國網浙江省電力公司電力科學研究院 武漢江揚環境科技有限公司