Автоматика хлорирования воды

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