本發(fā)明公開(kāi)了一種基于軟測(cè)量技術(shù)的廢水中和自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要涉及廢水中和控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水中和處理方法是工業(yè)中常見(jiàn)的處理廢水的一種方法。它利用中和作用處理廢水，使酸性廢水中的H⁺與外加OH^-，或使堿性廢水中的OH^-與外加的H⁺相互作用，生成弱解離的水分子，同時(shí)生成可溶解或難溶解的其它鹽類(lèi)，從而消除它們的有害作用。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，出于設(shè)備成本的考慮，廢水中和系統(tǒng)無(wú)加酸加堿流量?jī)x表，一般采用酸高位槽、堿高位槽，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行加酸加堿量的控制，整個(gè)中和過(guò)程主要依靠操作員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行手動(dòng)控制，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但是，采用手動(dòng)控制會(huì)出現(xiàn)，經(jīng)驗(yàn)豐富的操作員會(huì)控制的好一些，經(jīng)驗(yàn)差的操作員控制的效果比較差，這樣一來(lái)，就會(huì)造成中和過(guò)程控制的不穩(wěn)，和高純酸高純堿的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，是提供了一種基于軟測(cè)量技術(shù)的廢水中和控制方法，能在無(wú)加酸加堿流量?jī)x表的條件下，實(shí)現(xiàn)廢水中和的自動(dòng)控制。

采用的技術(shù)方案是：

一種基于軟測(cè)量技術(shù)的廢水中和自動(dòng)控制方法，該控制方法所用的設(shè)備，包括中和池、酸高位槽、堿高位槽、循環(huán)泵、空壓機(jī)和DCS或PLC控制器，酸高位槽通過(guò)第一管路與中和池連接，第一管路上裝設(shè)有第一電磁閥，堿高位槽通過(guò)第二管路與中和池連接，第二管路上裝設(shè)有第二電磁閥。循環(huán)泵的進(jìn)液口通過(guò)第三管路與中和池連接。循環(huán)泵的出液口通過(guò)第四管路進(jìn)入外設(shè)的污水處理系統(tǒng)，同時(shí)經(jīng)第五管路返回中和池。第四管路上裝設(shè)有第三電磁閥或手動(dòng)閥，第五管路上裝設(shè)有第四電磁閥或手動(dòng)閥?？諌簷C(jī)通過(guò)第六管路伸入到中和池的底部，第六管路位于中和池內(nèi)的部分上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔，當(dāng)通入高壓氣體時(shí)，產(chǎn)生爆氣作用，有利于酸堿中和。

DCS或PLC控制器經(jīng)I/0卡件通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與酸高位槽液位檢測(cè)儀、堿高位槽液位檢測(cè)儀、中和池液位檢測(cè)儀、中和池PH檢測(cè)儀連接。循環(huán)泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥連接。

本發(fā)明的廢水中和自動(dòng)控制方法，包括下述步驟：

通過(guò)DCS或PLC系統(tǒng)可以獲取涉及計(jì)算相關(guān)的中和池液位、中和池pH值、酸高位槽液位和堿高位槽液位數(shù)據(jù)，酸/堿高位槽的距離，加酸/堿開(kāi)關(guān)閥的高度可以量出，加酸/堿開(kāi)關(guān)閥的液阻可通過(guò)閥門(mén)廠家提供計(jì)算書(shū)算出。

第1步：進(jìn)酸進(jìn)堿流量模型建立

進(jìn)酸流量模型

式中為加酸流量；為酸高位槽中酸液位距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為酸高位底部距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為酸高位槽中酸液位；為液阻。

可以在現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)得，通過(guò)液位測(cè)量?jī)x表16進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量；液阻通過(guò)參照閥門(mén)設(shè)計(jì)書(shū)可以求得。

進(jìn)堿流量模型

式中為加堿流量；為堿高位槽中堿液位距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為堿高位底部距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為堿高位槽中酸液位；為液阻。

第2步：計(jì)算出中和池中液體物質(zhì)的量

酸性時(shí)：

堿性時(shí)：

式中為中和池中液體酸物質(zhì)的量濃度；為中和池液體的pH值； 為中和池中液體酸物質(zhì)的量；為中和池液體的體積；為中和池液體的液位； 為中和池中液體堿物質(zhì)的量濃度； 為中和池中液體堿物質(zhì)的量；為中和池液體體積與液位的關(guān)系式。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)pH檢測(cè)儀表AI101進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)液位檢測(cè)儀表LI103進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

第3步：進(jìn)酸進(jìn)堿量的計(jì)算

進(jìn)酸量計(jì)算

需要進(jìn)多少酸量，依據(jù)中和池中堿物質(zhì)的量，求取加酸量，則有

酸高位槽中的酸為標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以為已知量。

進(jìn)堿量計(jì)算

堿高位槽中的堿為標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以為已知量。

為加酸體積；為酸高位槽物質(zhì)的量濃度；為酸高位槽pH值；T₁為中和池加酸時(shí)間。

為加堿體積；為堿高位槽物質(zhì)的量濃度；為堿高位槽pH值；

T₂為中和池加酸時(shí)間。

第4步：廢液酸堿中和控制過(guò)程

①判斷中和池液位是否達(dá)到最高設(shè)定值，未達(dá)到設(shè)定值一直等待，若達(dá)到設(shè)定值進(jìn)入②；

②啟動(dòng)循環(huán)泵；

③循環(huán)時(shí)間設(shè)定并開(kāi)始計(jì)時(shí)；

④開(kāi)始檢測(cè)中和池pH值；

⑤判斷循環(huán)時(shí)間是否結(jié)束，循環(huán)時(shí)間未結(jié)束不進(jìn)行中和池pH值的判定，若循環(huán)時(shí)間結(jié)束，進(jìn)入到⑥；

⑥判斷中和池pH值是否正常，pH值若正常，則打開(kāi)廢液排放閥，直到液位達(dá)到最低設(shè)定值，回到程序的開(kāi)始；若pH不正常則進(jìn)入⑦；

⑦結(jié)合第二步中的模型，計(jì)算出中和池液體酸/堿物質(zhì)量濃度，計(jì)算完成后進(jìn)入⑧；

⑧結(jié)合第一步和第三步中的模型，根據(jù)⑦計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算出加酸或加堿的量，最后計(jì)算出開(kāi)閥的時(shí)間；

⑨打開(kāi)進(jìn)酸或進(jìn)堿閥，直到計(jì)時(shí)結(jié)束，關(guān)閉進(jìn)酸進(jìn)堿閥，回到③，即完成中和池廢水的中和處理。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明采用科學(xué)的計(jì)算方法，對(duì)加高純酸高純堿有了定量的嚴(yán)格控制，這樣生產(chǎn)環(huán)節(jié)中能夠更精確而簡(jiǎn)便地完成操作，對(duì)人員水平要求降低，節(jié)省能源、節(jié)約成本，為工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模生產(chǎn)提供了保障。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的廢水中和工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明的廢水中和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的廢水中和自控程序流程圖。

具體實(shí)施方式

一種基于軟測(cè)量技術(shù)的廢水中和自動(dòng)控制方法，該控制方法所用的設(shè)備，包括中和池1、酸高位槽2、堿高位槽3、循環(huán)泵4、空壓機(jī)5和DCS或PLC控制器6，酸高位槽2通過(guò)第一管路7與中和池1連接，第一管路7上裝設(shè)有第一電磁閥8，堿高位槽3通過(guò)第二管路9與中和池1連接，第二管路9上裝設(shè)有第二電磁閥10。循環(huán)泵4的進(jìn)液口通過(guò)第三管路與中和池1連接。循環(huán)泵4的出液口通過(guò)第四管路11進(jìn)入外設(shè)的污水處理系統(tǒng)，同時(shí)經(jīng)第五管路12返回中和池1。第四管路11上裝設(shè)有第三電磁閥或手動(dòng)閥13，第五管路12上裝設(shè)有第四電磁閥或手動(dòng)閥14?？諌簷C(jī)5通過(guò)第六管路15伸入到中和池1的底部，第六管路15位于中和池1內(nèi)的部分上開(kāi)設(shè)有多個(gè)出氣孔，當(dāng)通入高壓氣體時(shí)，產(chǎn)生爆氣作用，有利于酸堿中和。

DCS或PLC控制器6經(jīng)I/0卡件20通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與酸高位槽液位檢測(cè)儀16、堿高位槽液位檢測(cè)儀17、中和池液位檢測(cè)儀18、中和池PH檢測(cè)儀19連接。循環(huán)泵4、第一電磁閥8、第二電磁閥10、第三電磁閥13和第四電磁閥14連接。

本發(fā)明的廢水中和自動(dòng)控制方法，包括下述步驟：

通過(guò)DCS或PLC系統(tǒng)可以獲取涉及計(jì)算相關(guān)的中和池液位、中和池pH值、酸高位槽液位和堿高位槽液位數(shù)據(jù)，酸/堿高位槽的距離，加酸/堿開(kāi)關(guān)閥的高度可以量出，加酸/堿開(kāi)關(guān)閥的液阻可通過(guò)閥門(mén)廠家提供計(jì)算書(shū)算出。

第1步：進(jìn)酸進(jìn)堿流量模型建立

進(jìn)酸流量模型

式中為加酸流量；為酸高位槽中酸液位距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為酸高位底部距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為酸高位槽中酸液位；為液阻。

可以在現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)得，通過(guò)液位測(cè)量?jī)x表16進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量；液阻通過(guò)參照閥門(mén)設(shè)計(jì)書(shū)可以求得。

進(jìn)堿流量模型

式中為加堿流量；為堿高位槽中堿液位距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為堿高位底部距離開(kāi)關(guān)閥的垂直高度；為堿高位槽中酸液位；為液阻。

第2步：計(jì)算出中和池中液體物質(zhì)的量。

酸性時(shí)：

堿性時(shí)：

式中為中和池中液體酸物質(zhì)的量濃度；為中和池液體的pH值； 為中和池中液體酸物質(zhì)的量；為中和池液體的體積；為中和池液體的液位； 為中和池中液體堿物質(zhì)的量濃度； 為中和池中液體堿物質(zhì)的量；為中和池液體體積與液位的關(guān)系式。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)pH檢測(cè)儀表AI101進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，通過(guò)液位檢測(cè)儀表LI103進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。

第3步：進(jìn)酸進(jìn)堿量的計(jì)算

進(jìn)酸量計(jì)算

需要進(jìn)多少酸量，依據(jù)中和池中堿物質(zhì)的量，求取加酸量，則有

酸高位槽中的酸為標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以為已知量。

進(jìn)堿量計(jì)算

堿高位槽中的堿為標(biāo)準(zhǔn)溶液，所以為已知量。

為加酸體積；為酸高位槽物質(zhì)的量濃度；為酸高位槽pH值；T₁為中和池加酸時(shí)間。

為加堿體積；為堿高位槽物質(zhì)的量濃度；為堿高位槽pH值；

T₂為中和池加酸時(shí)間。

第4步：廢液酸堿中和控制過(guò)程：

①判斷中和池液位是否達(dá)到最高設(shè)定值，未達(dá)到設(shè)定值一直等待，若達(dá)到設(shè)定值進(jìn)入②；

②啟動(dòng)循環(huán)泵；

③循環(huán)時(shí)間設(shè)定并開(kāi)始計(jì)時(shí)；

④開(kāi)始檢測(cè)中和池pH值；

⑤判斷循環(huán)時(shí)間是否結(jié)束，循環(huán)時(shí)間未結(jié)束不進(jìn)行中和池pH值的判定，若循環(huán)時(shí)間結(jié)束，進(jìn)入到⑥；

⑥判斷中和池pH值是否正常，pH值若正常，則打開(kāi)廢液排放閥，直到液位達(dá)到最低設(shè)定值，回到程序的開(kāi)始；若pH不正常則進(jìn)入⑦；

⑦結(jié)合第二步中的模型，計(jì)算出中和池液體酸/堿物質(zhì)量濃度，計(jì)算完成后進(jìn)入⑧；

⑧結(jié)合第一步和第三步中的模型，根據(jù)⑦計(jì)算的結(jié)果，計(jì)算出加酸或加堿的量，最后計(jì)算出開(kāi)閥的時(shí)間；

⑨打開(kāi)進(jìn)酸或進(jìn)堿閥，直到計(jì)時(shí)結(jié)束，關(guān)閉進(jìn)酸進(jìn)堿閥，回到③，即完成中和池廢水的中和處理。