一种基于软测量技术的废水中和自动控制方法与流程

本发明公开了一种基于软测量技术的废水中和自动控制系统，主要涉及废水中和控制技术领域。

背景技术：

水中和处理方法是工业中常见的处理废水的一种方法。它利用中和作用处理废水，使酸性废水中的H⁺与外加OH^-，或使碱性废水中的OH^-与外加的H⁺相互作用，生成弱解离的水分子，同时生成可溶解或难溶解的其它盐类，从而消除它们的有害作用。

在实际生产过程中，出于设备成本的考虑，废水中和系统无加酸加碱流量仪表，一般采用酸高位槽、碱高位槽，通过控制开关阀进行加酸加碱量的控制，整个中和过程主要依靠操作员凭经验进行手动控制，而无法实现自动控制。但是，采用手动控制会出现，经验丰富的操作员会控制的好一些，经验差的操作员控制的效果比较差，这样一来，就会造成中和过程控制的不稳，和高纯酸高纯碱的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的，是提供了一种基于软测量技术的废水中和控制方法，能在无加酸加碱流量仪表的条件下，实现废水中和的自动控制。

采用的技术方案是：

一种基于软测量技术的废水中和自动控制方法，该控制方法所用的设备，包括中和池、酸高位槽、碱高位槽、循环泵、空压机和DCS或PLC控制器，酸高位槽通过第一管路与中和池连接，第一管路上装设有第一电磁阀，碱高位槽通过第二管路与中和池连接，第二管路上装设有第二电磁阀。循环泵的进液口通过第三管路与中和池连接。循环泵的出液口通过第四管路进入外设的污水处理系统，同时经第五管路返回中和池。第四管路上装设有第三电磁阀或手动阀，第五管路上装设有第四电磁阀或手动阀。空压机通过第六管路伸入到中和池的底部，第六管路位于中和池内的部分上开设有多个出气孔，当通入高压气体时，产生爆气作用，有利于酸碱中和。

DCS或PLC控制器经I/0卡件通过导线分别与酸高位槽液位检测仪、碱高位槽液位检测仪、中和池液位检测仪、中和池PH检测仪连接。循环泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀连接。

本发明的废水中和自动控制方法，包括下述步骤：

通过DCS或PLC系统可以获取涉及计算相关的中和池液位、中和池pH值、酸高位槽液位和碱高位槽液位数据，酸/碱高位槽的距离，加酸/碱开关阀的高度可以量出，加酸/碱开关阀的液阻可通过阀门厂家提供计算书算出。

第1步：进酸进碱流量模型建立

进酸流量模型

式中为加酸流量；为酸高位槽中酸液位距离开关阀的垂直高度；为酸高位底部距离开关阀的垂直高度；为酸高位槽中酸液位；为液阻。

可以在现场直接测得，通过液位测量仪表16进行实时测量；液阻通过参照阀门设计书可以求得。

进碱流量模型

式中为加碱流量；为碱高位槽中碱液位距离开关阀的垂直高度；为碱高位底部距离开关阀的垂直高度；为碱高位槽中酸液位；为液阻。

第2步：计算出中和池中液体物质的量

酸性时：

碱性时：

式中为中和池中液体酸物质的量浓度；为中和池液体的pH值； 为中和池中液体酸物质的量；为中和池液体的体积；为中和池液体的液位； 为中和池中液体碱物质的量浓度； 为中和池中液体碱物质的量；为中和池液体体积与液位的关系式。

通过现场pH检测仪表AI101进行实时测量，通过液位检测仪表LI103进行实时测量。

第3步：进酸进碱量的计算

进酸量计算

需要进多少酸量，依据中和池中碱物质的量，求取加酸量，则有

酸高位槽中的酸为标准溶液，所以为已知量。

进碱量计算

碱高位槽中的碱为标准溶液，所以为已知量。

为加酸体积；为酸高位槽物质的量浓度；为酸高位槽pH值；T₁为中和池加酸时间。

为加碱体积；为碱高位槽物质的量浓度；为碱高位槽pH值；

T₂为中和池加酸时间。

第4步：废液酸碱中和控制过程

①判断中和池液位是否达到最高设定值，未达到设定值一直等待，若达到设定值进入②；

②启动循环泵；

③循环时间设定并开始计时；

④开始检测中和池pH值；

⑤判断循环时间是否结束，循环时间未结束不进行中和池pH值的判定，若循环时间结束，进入到⑥；

⑥判断中和池pH值是否正常，pH值若正常，则打开废液排放阀，直到液位达到最低设定值，回到程序的开始；若pH不正常则进入⑦；

⑦结合第二步中的模型，计算出中和池液体酸/碱物质量浓度，计算完成后进入⑧；

⑧结合第一步和第三步中的模型，根据⑦计算的结果，计算出加酸或加碱的量，最后计算出开阀的时间；

⑨打开进酸或进碱阀，直到计时结束，关闭进酸进碱阀，回到③，即完成中和池废水的中和处理。

本发明的优点在于：

本发明采用科学的计算方法，对加高纯酸高纯碱有了定量的严格控制，这样生产环节中能够更精确而简便地完成操作，对人员水平要求降低，节省能源、节约成本，为工业生产中的大规模生产提供了保障。

附图说明

图1是本发明的废水中和工艺流程图。

图2是本发明的废水中和控制系统结构图。

图3是本发明的废水中和自控程序流程图。

具体实施方式

一种基于软测量技术的废水中和自动控制方法，该控制方法所用的设备，包括中和池1、酸高位槽2、碱高位槽3、循环泵4、空压机5和DCS或PLC控制器6，酸高位槽2通过第一管路7与中和池1连接，第一管路7上装设有第一电磁阀8，碱高位槽3通过第二管路9与中和池1连接，第二管路9上装设有第二电磁阀10。循环泵4的进液口通过第三管路与中和池1连接。循环泵4的出液口通过第四管路11进入外设的污水处理系统，同时经第五管路12返回中和池1。第四管路11上装设有第三电磁阀或手动阀13，第五管路12上装设有第四电磁阀或手动阀14。空压机5通过第六管路15伸入到中和池1的底部，第六管路15位于中和池1内的部分上开设有多个出气孔，当通入高压气体时，产生爆气作用，有利于酸碱中和。

DCS或PLC控制器6经I/0卡件20通过导线分别与酸高位槽液位检测仪16、碱高位槽液位检测仪17、中和池液位检测仪18、中和池PH检测仪19连接。循环泵4、第一电磁阀8、第二电磁阀10、第三电磁阀13和第四电磁阀14连接。

本发明的废水中和自动控制方法，包括下述步骤：

通过DCS或PLC系统可以获取涉及计算相关的中和池液位、中和池pH值、酸高位槽液位和碱高位槽液位数据，酸/碱高位槽的距离，加酸/碱开关阀的高度可以量出，加酸/碱开关阀的液阻可通过阀门厂家提供计算书算出。

第1步：进酸进碱流量模型建立

进酸流量模型

式中为加酸流量；为酸高位槽中酸液位距离开关阀的垂直高度；为酸高位底部距离开关阀的垂直高度；为酸高位槽中酸液位；为液阻。

可以在现场直接测得，通过液位测量仪表16进行实时测量；液阻通过参照阀门设计书可以求得。

进碱流量模型

式中为加碱流量；为碱高位槽中碱液位距离开关阀的垂直高度；为碱高位底部距离开关阀的垂直高度；为碱高位槽中酸液位；为液阻。

第2步：计算出中和池中液体物质的量。

酸性时：

碱性时：

式中为中和池中液体酸物质的量浓度；为中和池液体的pH值； 为中和池中液体酸物质的量；为中和池液体的体积；为中和池液体的液位； 为中和池中液体碱物质的量浓度； 为中和池中液体碱物质的量；为中和池液体体积与液位的关系式。

通过现场pH检测仪表AI101进行实时测量，通过液位检测仪表LI103进行实时测量。

第3步：进酸进碱量的计算

进酸量计算

需要进多少酸量，依据中和池中碱物质的量，求取加酸量，则有

酸高位槽中的酸为标准溶液，所以为已知量。

进碱量计算

碱高位槽中的碱为标准溶液，所以为已知量。

为加酸体积；为酸高位槽物质的量浓度；为酸高位槽pH值；T₁为中和池加酸时间。

为加碱体积；为碱高位槽物质的量浓度；为碱高位槽pH值；

T₂为中和池加酸时间。

第4步：废液酸碱中和控制过程：

①判断中和池液位是否达到最高设定值，未达到设定值一直等待，若达到设定值进入②；

②启动循环泵；

③循环时间设定并开始计时；

④开始检测中和池pH值；

⑤判断循环时间是否结束，循环时间未结束不进行中和池pH值的判定，若循环时间结束，进入到⑥；

⑥判断中和池pH值是否正常，pH值若正常，则打开废液排放阀，直到液位达到最低设定值，回到程序的开始；若pH不正常则进入⑦；

⑦结合第二步中的模型，计算出中和池液体酸/碱物质量浓度，计算完成后进入⑧；

⑧结合第一步和第三步中的模型，根据⑦计算的结果，计算出加酸或加碱的量，最后计算出开阀的时间；

⑨打开进酸或进碱阀，直到计时结束，关闭进酸进碱阀，回到③，即完成中和池废水的中和处理。