水厂自动加氯工艺优化_

2.3 优化前自动加氯运行情况
前加氯为三台次氯酸钠计量泵（350 L/h），；后加氯为,三台次氯酸钠计量泵（150 L/h）；后加氨
为新改装（20 L/h）硫酸铵计量泵，三台；运行方式都为二用一备。前加氯由折点加氯所生成游离 氯（HClO）[3]作为主要消毒剂；滤后加氨补氯，出厂水为一氯胺（NH2Cl）[4]消毒。如表 2 所示。
3.优化工艺介绍
折点加氯可以流量投加比与游离氯反馈自动加氯，但对于氯胺消毒，现有自动加氯会存在问题： 不清楚如何按出厂余氯目标值来合理控制氯氨投加比。2）按总氯反馈，而不考虑游离氨限值，没有 预防二氯胺和确保饮用水生物稳定性的安全措施，使余氯稳定性低，不安全，自动加氯控制难以在 自来水厂得到真正应用，而自动加氯工艺优化，较好解决了长期困扰和制约国内自动加氯的瓶颈。
4.2.1 在线游离氨仪
检测原理如同便携式仪器，但其操作是自动的；可同时显示一氯胺和游离氨，也可按游离氨和 一氯胺所消耗的氨（0.2×一氯胺浓度）总和来显示总氨氮[3]。余氯仪是测总氯，其值偏高于一氯胺 浓度，不能测一氯胺。在线 CA71A 氨氮仪测总氨氮，不能测游离氨。相比较在线游离氨仪价格低 于在线氨氮仪，性价比又高，虽然日常运行药剂费用相对较高，但对自动加氯控制尤其重要。
3.2.2 控制参数界面
该界面仅供水质管理员进行后台参数的设置与修改，所有参数均可被控制程序直接调用。 1. 前加氯界面：设加氯流量投加比 K1 及游离氯控制目标值。 2. 后加氯界面：设后加氯投加比 K2 及出厂一氯胺控制目标值。 3. 后加氨界面：设后加氨投加比 K3 及出厂游离氨控制目标值。
4.实施及成果
3.1.4 后加氯
按出厂余氯（一氯胺）目标值与滤池游离氯差值，计算出加氯量。出厂水一氯胺目标值为 1.3 mg/L（新国标为≥0.5 mg/L），CT 值为 86（国标 CT 值≥60）。
控制原则：先确定滤后反馈一氯胺是否在控制范围内（1.0-1.5 mg/L），后根据游离氨值来确定 调整加氯还是加氨量。
当氯氨投加比>5：1，游离氨接近于零，会导致部分一氯胺转变成二氯胺，将使自来水有难闻气 味和不良口感；当加氨量过多，游离氨偏高（>0.2 mg/L），特别在夏季水温>15º，有部分游离氨会转 化成亚硝酸盐，使亚硝酸盐浓度升高，导致一氯胺降低[2]。严重时管网（泵站水库）水停留时间过 长，会出现余氯偏低或接近于零，对供水安全构成潜在风险。因而需用计算机程序自动控制出 厂水游离氨和一氯胺，科学合理控制加氯量和加氨量，使出厂余氯可控、管网水质稳定。
2.加氯工艺改造背景
浦东水厂下辖居家桥分厂（制水能力 12.0 万 t/d），于 2005 年 10 月实施全厂加药系统自动化，
采用按流量比投加，因 2011 年 1 月原水由黄浦江上游原水切换到青草沙原水，加氯消毒工艺和加
药控制方式发生改变，整个消毒工艺过程由原来氯胺消毒改为折点加氯，出厂水为氯胺消毒，浦东
3.1.3 后加氨
因澄清水为游离氯，水中氨氮为零，出厂水为氯胺消毒时，需加氨，按出厂水余氯目标值来计 算出加氨量。为了保证出厂水不出现二氯胺和仪表检测限值，要考虑 0.1 mg/L 游离氨富余量。加氨 量与出厂水余氯目标值呈正比（y=0.2×一氯胺目标值（1.3mg/L）+0.1）。出厂水游离氨设定目标值 为 0.1-0.15 mg/L。
Yes
C3<0.1mg/L 设定游离氨
No C3>0.15 mg/L 设定游离氨 Yes
N0
输出 Q3 氨
结束
结束
图 3: 自动加氯/加氨程序框图 Fig3 The diagram of the automatic chlorine and ammonia dosing system
4.4 报警、数据分析界面
1) 加注设备运行故障报警 2) 游离氯、游离氨、一氯胺的上下限报警 3) 进水量和滤后出水量及加氯/加氨量趋势图，具备隐藏部分曲线。 4) 沉淀水游离氯，滤后水一氯胺和游离氨，出厂总氯趋势图等。该分析界面为故障分析、系统评
价、参数调整等提供依据。
4.5 优化后生产运行
4.5.1 前加氯（折点加氯）
制，自动调整加氯加氨量，使出厂水一氯胺和游离氨在控制目标值范围内。（见表 1）。后加氯为 0.6-
1.0 mg/L，加氨量从 0.53 mg/L 降至 0.43mg/L。
表 3 自动加氯控制程序生产运行指南
Tab. 3 The operation instruction of the automatic chlorine and ammonia dosing system
（3） 程序基本计算公式 Q 前加氯 L/h=[K1+△C1]×Qm3/h 进水/S（次氯酸钠有效氯含量 10%×密度 1.16×1000） Q 后加氯 L/h=[K2+△C2]×Qm3/h 滤后出水/S1（10%×1.16×1000） Q 后加氨 L/h= [K3+△C3]×Qm3/h 滤后出水/S2（硫酸铵有效氨含量 9.71%×密度 1.22×1000） K1 前加氯流量投加比，mg/L △C1：沉淀水游离氯与控制目标值差值，mg/L K2：后加氯投加比，mg/L △C2：出厂总氯目标值（一氯胺）与滤后水一氯胺的差值，mg/L K3 后加氨投加比 △C3 滤后游离氨与出厂控制目标值差值，mg/L
3.1 优化工艺
优化后自动投加控制模式：是完全按照出厂水一氯胺和游离氨目标值和加药点进水流量来自动 控制整个消毒工艺加氯和加氨量。以游离氯、一氯胺和游离氨的反馈数值，自动调整加氯加氨投加 比。
3.1.1 设定余氯控制目标值
余氯目标值高低会影响到加氯加氨量的多少。根据不同水质、消毒工艺和阶段性藻类变化，结 合沉淀水和清水库停留时间，按 CT 值，科学合理设置沉淀水和出厂水余氯目标值。
开始
读取滤后水流量数据 读取一氯胺 C2
读取滤后水流量数据 读取游离氨 C3
Q2 氯=[ K2+△C2] Q 水/S1 K2：流量投加比
Yes
C2<1.0mg/L 设定一氯胺
No Yes C2>1.5 mg/L 设定一氯胺
No
输出 Q2 氯
Q3 氨=[K3+△C3] Q 水/S2 K3：流量投加比
按进水流量和加氯投加比自动投加，青草沙原水氨氮低，水质稳定，沉淀水游离氯基本在控制 目标范围内，余氯稳定，波动小。前加氯量为 1.4-1.8 mg/L，游离氯为 0.3-0.5mg/L。
4.5.2 滤后加氯加氨（氯胺消毒）：
计算机读取在线或便携式游离氨（人工）测得一氯胺和游离氨数据，会及时作出智能化程序控
通过现场数据采集，信号反馈，由 PLC 控制系统进行自动加氯/加氨控制
2.3 优化前自动投加控制模式
前加氯/后加氯/加氨参照原水进水流量，以人工设定流量投加比来自动控制加氯加氨量，按沉
淀水游离氯、滤后总氯变化，人工调整其加氯/加氨投加比，但当班员工不知如何根据一氯胺与游离
氨变化来正确合理调整其投加比。
水厂自动加氯工艺优化
1.前言
今年 7 月 1 日起，我国将实施新版的《生活饮用水卫生标准》，饮用水中消毒剂常规指标由 1 项 （游离氯）增至 4 项，增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯。还增加了氨氮及加氯消毒副产物三卤甲烷 等非常规指标，部分项目限值更加严格，供水企业的消毒工艺、加氯方法需要调整和优化。
在自来水消毒中，通常采用以游离氯或总氯（氯胺）形式消毒。无论是在线余氯仪还是在化验 室里，容易对总氯和游离氯进行分析，但不能识别一氯胺。新版消毒剂中总氯为一氯胺，所以，需 合理控制好氯氨投加比[1]3.5-5：1。目前国内较少有水厂采用游离氨来调整氯/氨投加比，即水中需 维持少量游离氨，以确保水中生成余氯为一氯胺。游离氨是水中能与氯结合的 NH3/NH4+。
图 1—青草沙原水水质数据 mg/L
Fig.1 Qingcaosha Raw Water Quality Data mg/L
青草沙原水 配水井
澄清池
滤池
1#2#3#4#
清水库
出厂水
加氯点
加氨点
氨氮仪
余氯仪
游离氨仪
流量仪
图 2: 居家桥分厂自动加氯加氨工艺流程 Fig.2 The automatic chlorine and ammonia dosing system in Lujiaqiao water treatment plant
3.1.2 前加氯
青草沙水库水稳定性高，浊度低，氨氮变化小，全年，氨氮最大值为 0.25 mg/L ，平均值 0.06mg/L， 采用按流量比投加为主，沉淀水游离氯控制幅度为 0.3-0.5 mg/L，且游离氯与投加比呈正比，限制前 加氯量〈2.3 mg/L，减少加氯消毒所产生的消毒副产物（三卤甲烷）。以沉淀后游离氯来反馈控制前 加氯量。
基于上述工艺要求，自控系统增加对滤后水量水质的监测。 1. 增加对滤后水流量和水质的监控功能。 2. 增加后加氯和后加氨的监控功能。
针对上述功能扩展要求，提出如下系1000 出水总管没有安装流量仪，因此，自控系统无法对滤后水流量 进行监测。
4.2.2 便携式游离氨仪
可同时检测一氯胺和游离氨，操作简便、准确、测定时间短（5-10 分钟），价格低。当班员工把 游离氨和一氯胺测得数据人工输入到加氯或加氨工艺图界面，计算机会直接进行后加氯/加氨量的自 动控制。
4.3 加药间 SLC 增加后加氯和后加氨控制功能
系统硬件将在原加氯 SLC 机架上加装模拟量输入模块，读取后加氯和后加氨流量信号，实现 加氯流量和加氨流量监测功能，同时，增加模拟量输出模块，对加注泵的冲程和频率的调节控制， 实现后加氯和后加氨的自动控制，其控制流程参见图 3。
表 2—居家桥分厂氯氨消毒生产运行数据 单位：mg/L
Tab.2 Jujiaqiao Water Plant Chlorination Process Data mg/L