Автоматика хлорирования воды
Автоматизированное дозирование хлорсодержащих реагентов (гипохлорит натрия, диоксид хлора, газообразный хлор) для обеззараживания питьевой, оборотной и сточной воды. Регулирование по остаточному хлору, ОВП и расходу. Защита от передозировки.
Хлорирование — основной способ обеззараживания воды в коммунальном водоснабжении России и мире. Автоматика хлорирования обеспечивает стабильную концентрацию остаточного хлора в сети (0,3-0,5 мг/л по СанПиН) при минимальном расходе реагента и без передозировки.
Типы хлорирования и соответствующая автоматика
Хлорирование гипохлоритом натрия (NaClO)
Самый распространённый способ для коммунального сектора. Жидкий реагент (10-15% активного хлора) из бочки или бака дозируется мембранными насосами-дозаторами (Grundfos DME/DDA, Grundfos DDC).
Автоматика:
- Насос-дозатор с аналоговым управлением 4-20 мА (производительность пропорциональна расходу воды)
- Электромагнитный расходомер на основной линии — задаёт пропорциональную подачу
- Датчик остаточного хлора амперометрический — обратная связь (ПИД-коррекция дозы)
- Датчик ОВП — дополнительный контроль окислительной способности
- Датчик уровня в баке с гипохлоритом — сигнал о пустом баке
Электрохлорирование
Гипохлорит натрия вырабатывается на месте из поваренной соли в электролизере. Автоматика управляет электролизом и дозированием одновременно.
Диоксид хлора (ClO₂)
Более эффективен против биоплёнок и спор, не образует тригалометанов. Генерируется из прекурсоров (хлорит натрия + соляная кислота) в реакторе. Автоматика синхронизирует подачу двух реагентов (стехиометрия 1:1).
Газообразный хлор
Применяется на крупных станциях водоканала (от 10 000 м³/сутки). Дозирование вакуумным хлоратором с ротаметром. Автоматика — простой пропорциональный регулятор по расходу + газоанализатор утечки хлора в помещении.
Схема автоматики
Пропорциональная подача (feed-forward)
Расходомер выдаёт сигнал на насос-дозатор: больше воды — больше реагента. Это быстрый контур, реагирует без задержки.
Коррекция по остаточному хлору (feedback)
Амперометрический датчик хлора на выходе резервуара чистой воды измеряет фактическую концентрацию. ПИД-регулятор корректирует дозу: мало хлора — увеличить, много — уменьшить. Время запаздывания 10-30 минут (вода должна пройти через контактный резервуар).
Защиты
- Отключение дозирования при остановке основного насоса (нет расхода — не нужен реагент)
- Отключение при пустом баке реагента
- Аварийная сигнализация при остаточном хлоре вне диапазона 0,2-0,8 мг/л
- Защита от обратного тока (обратный клапан на инжекторе)
Контактное время
По СанПиН контактное время хлора с водой — не менее 30 минут при концентрации 0,3-0,5 мг/л. Это обеспечивается конструкцией резервуара чистой воды (перегородки создают змеевидный путь).
Типовые контроллеры
- Малые станции (до 50 м³/час) — ОВЕН ПЛК 110 с программой пропорционального дозирования
- Средние (50-500 м³/час) — Siemens S7-1200 с ПИД-регулятором и диспетчеризацией
- Крупные водоканалы — Siemens S7-1500 + SCADA с архивированием, Modbus TCP до пункта управления
Нормативная база
Регулируется СП 31.13330, СанПиН 1.2.3685-21, ГОСТ Р 51232 (вода питьевая). Остаточный свободный хлор на выходе — 0,3-0,5 мг/л, связанный — 0,8-1,2 мг/л.
Что даёт автоматика
- Стабильная концентрация остаточного хлора в любое время суток
- Экономия реагента 15-30% (точное дозирование вместо «с запасом»)
- Исключение передозировки — нет жалоб жителей на запах хлора
- Фиксация архива концентраций для Роспотребнадзора
- Удалённый контроль из диспетчерской водоканала
Частые вопросы
Какую норму остаточного хлора поддерживать на выходе ВЗУ?
По СанПиН 1.2.3685-21 — 0,3-0,5 мг/л свободного остаточного хлора в точке потребления (у абонента). На выходе ВЗУ ставят 0,5-0,8 мг/л с учётом расхода по сети. При длинных магистралях (десятки км) используют подхлорирование на промежуточных НС или переходят на диоксид хлора (стабильнее).Можно ли управлять дозированием только по датчику остаточного хлора?
Можно, но нежелательно. Чистый feedback-контур имеет задержку 10-30 минут (пока вода пройдёт через контактный резервуар). При резких изменениях расхода концентрация «плавает». Правильно — комбинированная схема: feed-forward по расходу (быстрый контур) + feedback по датчику хлора (медленная коррекция). Это обеспечивает и стабильность, и точность.
Источники
- СанПиН 1.2.3685-21 — Гигиенические нормативы качества воды — Роспотребнадзор
- ГОСТ Р 51232-98 — Вода питьевая — Росстандарт