1 前言    氯是给水处理中使用最广泛的消毒剂，在管道水中维持一定量的余氯，不仅可以抑制水中的细菌再繁殖，防止管网污染；控制生物膜的形成；而且当水在输送中受到再次污染时，还可起到一定的保护作用，抑制已入侵的病原菌的活力。同时它还有助于维持水质的美学（如减少色度等）。所以，维持管网余氯是保证水质的一项重要措施。    目前，各水司对如何合理加氯问题都表现出极大的兴趣，但真正做到合理加氯的供水系统则很少。净水中余氯浓度太低不能很好地起到消毒作用，太高则会导致水厂附近管网水的氯浓度较高，产生味觉及嗅觉的不适，浪费药剂，提高生产成本，同时消毒副产物浓度增加，使水质安全性降低。因此各水司都努力寻找加氯量的平衡点，即在保证消毒灭菌的同时，尽量减少消毒剂用量。信息化技术是供水系统发展的必然趋势，采用先进的自动化加氯控制系统是水厂实现自动化必不可少的措施之一。2 自动加氯控制原理    为达到消毒效果，又不造成氯气的浪费，必须根据原水流量的变化及后续水质的变化及时调整加氯量的大小。显然采用人工调节是很难实现的，采用先进的控制技术实现加氯自动化是很有必要的。采用如图1所示的自动加氯控制系统。    目前，净水厂大多有预氯化措施，故加氯系统通常包括前加氯和后加氯。前加氯投加点的位置主要从工艺的角度来考虑，常设在原水总管上。加氯控制方式一般采用原水流量配比加氯方式，其控制原理为：加氯控制器根据原水流量的变化以及设定的投加率自动调节加氯量。后加氯通常是滤后加氯，加氯点一般设在清水池进水管。后加氯是保证出厂余氯的主要环节，它直接关系到出厂水余氯的合格率和稳定性，因此，后加氯控制相对前加氯而言是比较复杂的。常采用复合环自动加氯方式，即根据滤后水流量及出厂水余氯反馈控制方式构成复合环控制。其控制原理为：加氯控制器根据原水流量以及投氯后取样水中余氯值和设定的余氯值，通过PLC中的PID（比例、积分、微分）调节控制加氯量，输出一个控制量来控制加氯机的投加装置（如控制阀门开启度调节）形成一个闭环控制，使余氯值向设定值逼近，确保出厂水余氯指标。余氯的设定值应根据水质要求进行设定，保证管网中余氯符合饮用水标准。随着季节和气候的变化和供水管网的情况以及原水水质的不同，余氯的设定值应随时进行调整。为了能较稳定控制加氯，应在氯后总管上设置流量计，以便将滤后水流量引入到加氯控制中，采用比例加PID的复合环控制。                                                                                                            

  图1 自动加氯示意图                         

 图2 加氯工作流程图   

    如图2示：前加氯系统与后加氯系统共用一个氯气气源，共设两组供氯氯瓶,两组氯瓶互为备用.，根据气瓶压力自动切换。如当正在使用的一组氯瓶出口管上的压力小于某个值时，压力式自动切换器将自动切换到另一组氯瓶,保证连续供氯。在加氯自动控制系统中，将PLC的模拟量输出信号送给加氯机的模拟量输入端，通过控制加氯机中执行器的动作，控制水射器中的真空度，进而控制了加氯量的大小。加氯自动控制系统中还包括氯气气源的自动切换，漏气自动报警和漏氯吸收装置的自动控制。在加氯自动控制系统中，关键是对加氯机的控制。    自动控制氯系统可进一步配备计算机数据采集系统，以便实现加氯间无人值班目标。把出厂水中的余氯分析仪测定的数据送到加氯间，中心化验室和调度室，以便值班人员可随时监测出厂水余氯值和调整余氯设定值。 3影响加氯自动控制的主要原因（1）采样时间    采样时间的长短，直接影响加氯的效果。为了达到自动控制的目的，要求氯气经充分混合后马上检查余氯值作为复合环控制的反馈信号。但现场中，有的工艺设计将混合接触时间定的太长，对控制系统来说，即意味着纯滞后时间的延长，造成测定结果不准确。因此，在后加氯的投加点和采样点的选择上，工艺设计时应充分考虑自动控制的要求。通常情况下，后加氯在清水池进水管上，在氯气与水充分混合后应在尽可能短的时间内取样，水经过加氯点到余氯分析仪处的水流时间一般不要超过5分钟，在水与氯气充分混合的前提下取样时间越短越好。可用如下二种方法论缩短取样时间：一是缩短取样管的长度；二是加快取样管中的水流速度如加大取样水管排水分流管。（2）检测设备    余氯分析仪的检测值的正确性也是控制加氯的关键。由于余氯分析仪存在零点漂移，应定期进行校正。同时在软件编制时，对信号数据的处理也可考虑滤波、稳定等形式进行适当处理以增加数据的可靠性。（3）信号传输    主要是各底层设备的检测信号要及时准确的传输到PLC中，然后进行处理。现场中大都设备采用标准电流信号（0―20mA或4―20mA）。4 自动加氯系统的应用               

    南方某一水厂，以江水为水源，水厂原设计规模为6万m3/d。工艺流程如下示：                  

    图3 净水工艺流程图  采用如上所述的自动加氯控制系统。选用德国西门子公司生产的S7-200系列的可编程控制器PLC，它可靠性高，功能齐全，有丰富的编程指令，存储容量相对较大，采用模块结构，可根据需要配置不同的模块。软件设计采用西门子公司的STEP7 开发软件。该软件采用梯形图及语句表设计语言，同时具有功能块设计思想。采用结构化设计的思想，程序利用逻辑块间的参数和数据传递控制过程。           经过近一年的运行实践证明，采用自动投氯系统可以实现加氯量的最佳工况。在原水水质及运转工况等有微小变化波动时，人工控制难以进行精确和及时调节，而自动投氯系统则能做到这点，说明系统的适应性更强，稳定性更高。整个自动加氯系统完善、配置合理，自动化程度高。采用自动加氯系统，大大提高了水质安全的可靠性，同时也减轻了工人的劳动强度，防止人为操作失误，节约投加量。表1为2004年7月----9月净水指标统计数据。                 

表1 某水厂改造前后耗氯量对比时间江水平均浊度（度）出厂水平均浊度（NTU）自来水平均余氯mg/L制水量km3用氯量kg相对于同期节省药量(%)七月550.80.91568141116八月500.81.01601160113九月480.81.01602160213    从表可看出，实行自动投氯系统后，每月可节约氯量约15%，在保证杀菌前提下，使投加量最小，不仅降低生产成本，而且水质安全性也得到提高。具在良好的经济效益和环保效益，同时有较高的投入产出比。

5 结论   

   水厂采用本自动控制系统以来，能有效地进行工作，系统运行稳定，降低了氯耗，明显地提高了水质，对保证设备的安全运行和保障生产秩序的正常化，促进设备优化运行，提高生产效益和降低运行成本都带来了许多好处，为企业创造了良好的经济效益和社会效益。