一种混凝投药控制方法及其控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种混凝投药的控制方法及其控制系统，主要适用于水处理工程中进行水的混凝处理时对投药的控制。主要包括以下步骤：投加混凝剂，测定反应过程中矾花的分形维数Ｄ↓［ｆ］；根据混凝剂投加量Ｐ与矾花分形维数Ｄ↓［ｆ］之间的对应关系Ｐ＝Ｆ（Ｄ↓［ｆ］），确定混凝剂的投加量Ｐ；根据混凝剂的投加量Ｐ，向原水中投加混凝剂。一种混凝投药控制系统，主要包括捕捉矾花特征图像的视频摄像装置、混凝剂投加装置和处理器，视频摄像装置和混凝剂投加装置分别与处理器连接。本发明专利技术通过测定与混凝效果直接相关的矾花分形维数Ｄ↓［ｆ］，能够更加准确、有效地控制投药量，从而改善混凝沉淀效果，提高投药控制的稳定性，节省投药量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水处理工程的投药系统，具体涉及一种混凝投药控制方法及其控制系统，主要适用于水处理工程中进行水的混凝处理时对投药的控制。
技术介绍
净水厂混凝工艺过程中，如何根据原水条件(水质、水量)的变化和沉后水浊度的要求合理地确定混凝剂的投加量，实现最优控制，即在保证沉后水水质的前提下使混凝剂的消耗最小，降低制水成本，一直是混凝工艺控制的关键性问题。为此，已有多种方法用于混凝投药自动控制，如数学模型法、现场小型装置模拟法、流动电流(SCD)法及显示式絮凝投药控制法(FCD)等。数学模型的建立往往需要长期大量的试验数据，但因影响混凝投药的因素众多，如原水的水量、有机物含量、pH值、温度和光照等，这些条件的变化都将直接影响到混凝处理效果。制水工艺过程中，对于这些参数的检测及根据这些参数的变化判断混凝剂的投加量较为复杂，系统很难给出全面地考察，而且对于污染较重的水体或是变化较大的水质，其可靠性也较差。采用现场小型装置模拟会使控制过程有10～20分钟的滞后时间，对于急剧变化的水质不适用；而且也很难给出实际生产沉淀池处理条件完全相似的模拟。流动电流法(SCD)是依据混凝剂投加后水中胶体粒子Zeta电位的变化，从而引起流动电流的变化，通过传感器检测流动电流的变化以反映水中加药量的多少，并通过传递信号给检测控制仪，调整加药泵的投药量，使之达到最佳值，但SCD对控制系统的要求较高，因流动电流控制系统检测装置的传感器是直接与水样接触，极易受到污染，探头的磨损、脏污、及堵塞等，会使检测信号发生漂移、波动或灵敏度降低，从而导致控制系统不能正常工作，为此需考虑水样的预处理及探头的定期清洗和更换，这样日常维护工作量大，费用高。因此，目前混凝投药控制的发展趋势主要是集中在通过建立能很好地反映混凝效果的矾花特征参数上，通过特征参数来表征混凝程度及处理效果，并以此优化混凝剂的投加量。已有技术的显示式絮凝投药控制法(FCD)是通过水下传感器采集絮凝绒体的图像，通过计算机图像处理，计算出其“等效直径”来反映沉淀速度，并用此数值与设定值进行比较，经PID运算后，调节混凝剂的投加量。但显示式絮凝投药控制法(FCD)，其传感器设有水流减速功能，从而未能真实地反映水流状态，当水流自上而下地经过取景窗时极易粘附颗粒物，从而影响控制参数的统计及分析结果，误导投药；其探头仅末端20cm可浸入水中，不能完全伸入水下，安装位置受到限制；远程控制时，抗干扰性差；FCD控制的矾花粒径在一定范围内随着投药量的增加而增加，一旦超出此范围，矾花粒径会变小，与其控制原理不一致，从而造成混凝剂投加严重过量的问题。因此，在实际的混凝投药控制过程中，上述方法都存在着这样或那样的问题，使得净水厂在实际运行过程中，多是通过烧杯实验或是凭借技术工人长期积累的实践经验人工调节混凝剂的投加量，真正意义上实现混凝剂的自动投加还不多，因此对于混凝投药的自动控制与调节还有待进一步的解决与完善。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，第一，提供一种混凝投药控制方法，第二，提供一种混凝投药控制系统，通过测定与混凝效果直接相关的信号，从而更加准确、有效地控制投药量，提高混凝处理质量及投药控制的稳定性，实现更有效的投药量控制，节省投药量。本专利技术解决的第一个技术问题采用的技术方案是，提供一种混凝投药控制方法，一种主要根据矾花分形维数的变化确定混凝剂投加量，进行自动控制的方法，包括以下步骤第一步，投加混凝剂，测定反应过程中矾花的分形维数Df，第二步，根据混凝剂投加量P与矾花分形维数Df之间的对应关系P＝F(Df)，确定混凝剂投加量P，第三步，根据第二步确定的混凝剂投加量P，向原水中投加混凝剂。本专利技术解决的第二个技术问题采用的技术方案是，一种混凝投药控制系统，包括捕捉矾花特征图像的视频摄像装置、混凝剂投加装置和处理器，视频摄像装置和混凝剂投加装置分别与处理器连接，其特征在于，视频摄像装置捕捉矾花特征图像，并将矾花特征图像输送给处理器；处理器计算矾花分形维数Df，并根据混凝剂投加量P与矾花分形维数Df之间的对应关系，确定混凝剂投加量P，最后将混凝剂投加量P的指令输送给混凝剂投加装置；混凝剂投加装置接收投加量P的指令，向反应池中投加混凝剂。与现有技术相比，本专利技术的混凝投药控制方法及其控制系统，在水处理的过程中，通过测定与混凝效果直接相关的矾花分形维数Df，从而更加准确、有效地控制投药量，改善混凝沉淀效果，另外也提高投药控制的稳定性，实现更有效的投药量控制，节省投药量。附图说明图1是本专利技术混凝投药控制方法的流程图。图2是本专利技术混凝投药控制系统的结构示意图。具体实施例方式如图1所示，第一步，投加混凝剂，测定反应过程中矾花的分形维数Df，第二步，根据混凝剂投加量P与矾花分形维数Df之间的对应关系P＝F(Df)，确定混凝剂投加量P，第三步，根据第二步确定的混凝剂投加量P，向原水中投加混凝剂。为了获得更好的效果，上述混凝投药控制方法，可以先测定所述原水水量Q，根据混凝剂投加量P与原水水量Q之间的对应关系P＝F(Q)，确定混凝剂拟投加量P1；然后进行所述第一步测定反应过程中矾花的分形维数Df；所述第二步确定混凝剂投加量P的方法是P＝P1+P2，P2＝F(|Df-D0|)，当|Df-D0|≤ΔD0时，P2＝0，上式所述P——混凝剂投加量，P1——混凝剂拟投加量，P2——混凝剂调整投加量，Df——矾花分形维数，D0——矾花分形维数目标值， ΔD0——允许的Df相对于D0的波动值。上述混凝投药控制方法，还可以在测定所述原水水量Q后，根据原水水量的变化ΔQ确定时变控制参数，用所述时变控制参数调节矾花分形维数目标值D0。上述混凝投药控制方法，也可在所述第三步后，将投加了混凝剂的原水经混合、反应和沉淀，得到沉后水；测定沉后水的浊度T，然后根据沉后水的目标浊度T0，反馈调节矾花分形维数目标值D0。如图2所示，一种混凝投药控制系统，包括捕捉矾花特征图像的视频摄像装置、混凝剂投加装置和处理器，视频摄像装置和混凝剂投加装置分别与处理器连接，其特征在于，视频摄像装置捕捉矾花特征图像，并将矾花特征图像输送给处理器；处理器计算矾花分形维数Df，并根据混凝剂投加量P与矾花分形维数Df之间的对应关系，确定混凝剂投加量P，最后将混凝剂投加量P的指令输送给混凝剂投加装置；混凝剂投加装置接收投加量P的指令，向反应池中投加混凝剂。上述混凝投药控制系统，还包括与处理器连接的流量计，流量计先测定原水水量Q，并将原水水量Q输送给处理器；处理器根据混凝剂投加量P与原水水量Q之间的对应关系P＝F(Q)，确定混凝剂拟投加量P1；然后用如下方法确定混凝剂投加量PP＝P1+P2，P2＝F(|Df-D0|)，当|Df-D0|≤ΔD0时，P2＝0，上式所述P——混凝剂投加量，P1——混凝剂拟投加量，P2——混凝剂调整投加量，Df——矾花分形维数，D0——花分形维数目标值，ΔD0——允许的Df相对于D0的波动值。上述混凝投药控制系统，还包括与处理器连接的浊度检测仪，浊度检测仪测定沉后水的浊度T，并将沉后水的浊度T输送给处理器；处理器根据沉后水的目标浊度T0，反馈调节矾花分形维数目标值D0。本专利技术的混凝投药控制系统，简称FDA(Fractal Dimensi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝投药控制方法，包括以下步骤：第一步，投加混凝剂，测定反应过程中矾花的分形维数Ｄ↓［ｆ］，第二步，根据混凝剂投加量Ｐ与矾花分形维数Ｄ↓［ｆ］之间的对应关系Ｐ＝Ｆ（Ｄ↓［ｆ］），确定混凝剂投加量Ｐ，第三步，根据第 二步确定的混凝剂投加量Ｐ，向原水中投加混凝剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张金松，孙军，黄晓东，尤作亮，吴江，叶德斌，常颖，
申请(专利权)人：深圳市水务集团有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]