1、酸碱性污水全自动中和排放装置简介梁玉文 梁 薇（大庆石油化工设计院、大庆炼化公司规划设计研究所）内容摘要 本文介绍的是一套除盐水再生过程中产生的酸碱性污水全自动中和处理装置。该装置具有自控程度高、处理效果好、节省中和剂等特点。日益受到石化、化工、电力、制药、冶金等各行业的欢迎。关 键 词 酸碱性污水、自动控制、中和排放一、酸碱性污水中和处理的主要影响因素及现状在以离子交换方法生产除盐水的过程中，会随着生产装置的运行而产生大量的酸碱性污水，这些污水如不进行处理，不仅对下游排放设施造成腐蚀，还会对环境产生污染。酸碱污水的基本处理原理及方法就是酸碱中和。影响酸碱性污水中和处理的主要因素有三个方面：一
2、是酸碱中和反应的非线性，这主要体现在当 pH 值处于 69 附近时，酸碱中和反应会产生突跃，即很小的中和剂加入量就会导致 pH 值很大的变化；二是 pH 计测定的仪表显示值与其实际值之间存在一定的滞后性；三是酸碱进行中和反应时中和剂加入量的大小不仅取决于投加设备，而且还与中和反应系统的变化有关。国外于 90 年代开始研究采用专家系统智能控制技术来实现污水 pH 值的自动调节。哈尔滨瀚科环保科技有限公司在继承了传统的全自动“专家”优化中和排放装置的基础上，研究成功了第三代全自动中和排放装置，该装置采用多种控制算法组成的具有自学习功能的专家优化控制系统，与先进可靠的仪器仪表及设备相配合，通过合理的
3、工艺组合，成功地解决了非线性，时滞性及系统对酸碱中和反应的影响。在原有的基础上，增加了自动预中和，自动风搅拌等内容，污水的 pH 值在任何情况下，都可实现自动中和排放，而使系统回流量降至最低。二、第三代酸碱性污水全自动中和装置简介除盐水装置产生的酸碱性污水具有水量大，pH 值波动范围大且急剧，中和时的突变明显等特点，根据多年的实践并在原有的基础上，专为解决除盐水装置的酸碱性污水中和，开发研制了第三代酸碱性污水全自动中和装置，该装置具有以下特点：（一）强调预处理的作用，尽量使阳床与阴床的废再生液达到预中和,这样可以节省大量的中和用酸碱。为达到此目的，在中和池中增加风搅拌，并将风搅拌系统纳入自动控
4、制范围。由于再生周期的不同，当连续进行几台阳床或阴床再生时，污水的 pH 值趋向两端有时达到 1.5 以下或 12.5 以上，因此增加了预调加药器。解决了 pH 值偏极端问题。真正实现了在任何情况下，都会使中和效果达到最佳。（二）本装置采用具有自学习能力的专家调解算法，控制功能优越，可实现适时中和适时排放。（三）控制系统中的互联器采用国际通用标准设计，可与开放型 DCS 通过软件平台直接并网，便于网络化管理。（四）系统所配套的主要设备及仪器仪表均采用国际上先进可靠的产品，因此精度高、寿命长、可靠性高、运行稳定。（五）中和反应存在着严重的非线性，而且不同的污水，其加酸（加碱）后的中和反应的非线性
5、特征存在着差异，而且 pH 计检测过程中，滞后时间的变化规律比较复杂，所以传统的 PID 控制无法适应污水 pH 值变化控制。大量的调查表明，在工业污水处理过程中采用传统的控制技术对 pH 值控制是非常困难的。本装置可根据不同运行阶段的不同特征，采取不同的控制方式。通常分为三个阶段：第一阶段，pH 值由 113 之间预调至 212 之间；第二阶段，pH 值由 212 之间粗调至 410 之间；第三阶段，pH 值由 410 之间微调至 69 之间；以上不同阶段中，每个阶段的约定值、控制参数的选择规律都在调试及运行过程中自动存贮在知识库中，并不断更新，随着系统运行时间的增加，知识库中的存贮量也随之
6、增大，且存贮的参数及规律越精确，系统调节效果也越好。三、工艺流程工艺流程详见工艺流程图从除盐水装置排出的酸碱性污水首先进入中和池。并在中和池内受到压缩空气的强力混合搅拌，使污水达到初步的中和和均质，为后续的中和处理创造好的条件，然后污水经自吸式提升泵提升，经过过滤器，流量计进入 pH1 检测，为了使 pH1 的测定值能达到 212 左右，在泵的吸入口预加酸、碱。以酸碱调节阀自动控制加入量，这是一个预调过程。经预调后的废水 pH 值为 212，其波动范围为0.2。然后污水进入一级加药器和一级高效反应器进行粗调，根据pH1 的值自动控制计量泵加药，将 pH 值调至 410。然后污水进入 pH2 检
7、测并根据其值进行微调，污水再进入二级加药器和二级高效反应器，根据 pH2 的值自动控制微调计量泵加药，将 pH 值调至 69。然后污水经 pH3 检测，当 pH3的值在 69 范围内时排放阀自动开启，污水直接排放。当启动初期短时间内可能 pH3 的检测值不在 69 的范围内，此时回流阀自动开启，污水回到中和池重新调解。本系统为全自动控制系统，当中和池液位处于高液位时，污水提升泵自动启动运行。当中和池液位处于低液位时，自动停泵，且搅拌用压缩风阀门自动关闭。当液位处于中液位时，压缩空气阀自动开启进风搅拌。当系统停运时，pH 计的新鲜水冲洗阀自动开启通入新鲜水，保护 pH 计探头。四、自控系统系统硬
8、件模块化，由智能仪表模块、控制模块、接口模块和计算机系统构成计算机控制系统。计算机控制系统图控制算法包括顺序控制、DDC 控制和常用算法三大类，含有 PID 控制、前馈控制、滞后控制、死区控制、抗积分饱和控制、自动/手动，无扰动切换跟踪，自学习专家控制等十几种控制算法，根据控制对象方便地选择控制算法。控制系统主要具备以下功能：（一）生产工艺流程图显示功能（二）在线仪表实时数据显示功能对装置内污水的 PH 值，液位高度，流量等实时检测，显示提升泵、加药泵、排放阀、回流阀等设备的工作状态，并提供控制环境。（三）自动/手动无扰动切换功能提供全系统自动控制方式和远程手动操作方式（四）系统参数设定提供调
9、节周期、一级调节最小整定量、二级调节最小整定量、一级酸碱调节目标值上限，一级酸碱调节目标值下限、回流排放切换延时、回流排放调节延时、排放回流切换延时、排放回流调节延时，液位上限、液位下限的参数设定。工 控 机专用控制系统接 口 部 件开入板开入板液位等模出板执行机构报警指示 灯继电器电磁阀模入板PH计流量计等（五）实时报警显示处理功能（六）历史报警显示记录功能（七）实时趋势显示功能（八）历史趋势显示记录功能控制系统综合了 MDCS 的控制特点，具有安全性、合法性、可靠性、先进性、融通性、灵活实用、易操作以及易维护等特点，并充分考虑现场环境的特点，能够实现自动控制酸碱污水排放中和调节的过程控制。
10、五、设 备本装置的设备均采用哈尔滨翰科环保科技有限公司独立开发的设备和国内名牌产品，关键仪表设备，例如：pH 计、计量泵、流量计、液位计、电磁阀等主要仪表均采用进口设备。确保本装置的长期稳定运行和排放合格率达 100%。六、酸碱性污水全自动中和排放装置的改进与应用酸碱性污水全自动中和排放装置自九十年代末期在国内推广应用之后，取得了很大的成果，目前该装置已成为国家环保总局的重点实用技术，并获得国家科委、国家税务总局、外贸部、国家质量监督总局、国家环保总局等五部委联合评定的国家重点新产品称号。现已广泛应用于石化、电力、化工、制药、冶金等行业的酸碱性污水中和处理工程中，尤其在除盐水装置的酸碱污水中和
11、处理上，更显示该装置的优越性。在实际应用中，根据除盐水再生产生的酸碱性污水的瞬时水量大，污水的 pH 值极不稳定，时时刻刻都在变化中，中和的突变过程明显等特点做了多次改进。扩大了该装置对酸碱污水的 pH 值适应范围，目前推广应用的第三代酸碱污水全自动中和排放装置已达到在任何 pH 值情况下，任何排放水量都可 100%达到排放标准（PH69） 。并且实现了全自动运行，达到无人操作水平，成为目前国内最具有推广价值的环保新技术。作者简介梁玉文：男，1945 年 10 月生，一九六六年毕业于黑龙江省建筑工程学校，供热通风专业，一九七三年起在大庆石油化工设计院从事热工及化学水专业设计，职称为热工工程师，一九九九年起任大庆北盛公司环境工程设计研究院总工程师和哈尔滨瀚科环境工程设计研究院总工程师。大庆石化公司热电厂脱盐水扩建工程获一九九七年黑龙江省优秀设计奖。大庆炼化公司 500m3/h 脱盐水站自动控制系统改造获二一年黑龙江省优秀设计奖。酸碱性污水“专家”优化中和排放装置获一九九九年国家环保总局环境保护科技成果奖。联系电话：0459-6703099 13804652520通讯地址：大庆市乙烯兴化南街 233 号邮编：163714
