一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统及方法，涉及污水处理化学除磷及絮凝领域。包括：水质监测模块，用于进水、出水的水质监测；絮体粒径特征监测模块，用于在絮凝过程中实现连续对除磷/絮凝的絮体粒径特征进行监测；数模分析模块，连接水质监测模块和絮体粒径特征监测模块，根据进水水质参数集合进水前馈，根据出水水质参数集合出水后馈，根据絮体粒径特征的动态变化集合过程反馈，通过三种反馈进行数模分析加药量需求；计算模块，连接数模分析模块，进行加药自调节优化；加药控制模块，连接计算模块，实现加药量的实时调控投加。本发明专利技术对化学除磷/絮凝过程的效果动态进行实时监测，能有效反馈处理过程效果及预判控制。果及预判控制。果及预判控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统及方法


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，具体涉及一种应用于化学除磷及絮凝处理过程中基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统及方法。

技术介绍

[0002]水资源紧缺和水污染问题是世界性难题，水资源匮乏已成为关系到可持续发展和人类生存安全的重大问题。我国水资源短缺且严重分布不均，水污染问题尤其严重，两大根本性水问题即“水脏、水少”。针对我国的水环境现状，对水资源的合理利用，提升并加强对污水的深度、高效处理，变的尤为重要且具备深远的意义。
[0003]据统计，我国现有污水处理设施超过1万座以上，城镇污水处理厂超过6000座，仅生活污水处理量就超过740亿吨/年，整体污水的体量巨大。在水资源紧缺的背景下，污水的深度、高效处理，具有非常重要的战略意义。
[0004]磷是水体富营养化、水体黑臭、导致水质下降等水体污染最重要的影响因素，也是污水处理、污水排放最重要的监管/监测指标，同时也是水环境及流域控制、国家断面考核的关键性指标。自然水体中的磷污染主要是来自于市政污水、工业污水的排放。使用化学除磷药剂去除污水中的总磷，是我国现阶段污水处理行业以及污水处理厂/设施去除磷污染指标的主要方法和技术手段。除磷药剂是我国污水处理行业消耗量最大、使用最为普遍的水处理药剂，年消耗量超过500万吨/年。
[0005]但是，由于污水管网收集存在滞后性、自然降水不规律、地表径流、污水管网破损造成与自然界水的联通等原因，污水处理厂/设施的进水水量、污染物浓度以及污水处理厂/设施运行处理效果及排放水质指标等均具备持续波动性、大滞后、大惯性、非线性、时变且不确定性的特点，给污水处理设施的运行及水处理药剂的合理投加带来了极大的难度和挑战。
[0006]我国污水处理厂/设施运营过程中除磷药剂的投加，均普遍采用人工根据出水情况及经验，执行固定恒量投加或间歇周期调整的加药控制方式。但是由于水量、水质以及污水处理系统的频繁波动、不确定性、人工经验调控能力的限制以及调控反应的滞后性，除磷药剂的投加不可避免的普遍存在过量投加和药剂浪费，且同时对出水达标安全造成超标风险。
[0007]虽然市场上近年出现了一些针对此类加药控制不合理性问题的投加系统或控制方式，如公开号为CN112456621A、CN110183027A、CN111233118A、CN111966053A等中国专利，但其核心控制逻辑多为根据进水水量或指标浓度的变化调整相应的加药量，其并没有充分考虑整个污水处理系统的运行状态及过程的综合反馈、缺少对药剂处理效率/效果反馈的核心过程/状态指标进行监测、核心算法缺少自调节及优化反馈自学习能力、以及出水的安全等问题。因此，具备药剂处理效率/效果过程反馈的核心指标监测、污水处理全程有效反馈模式、加药自调节、算法反馈自学习优化的药剂智能加药系统的开发，显得尤为重要和必要性。

技术实现思路

[0008]鉴于以上提到普遍存在的人工根据出水情况及经验执行固定恒量投加或间歇周期调整的过量加药控制方式、以及现有控制投加系统/方法并没有充分考虑整个污水处理系统的运行状态及过程的综合反馈、缺少对药剂处理效率/效果过程的核心指标监测、算法缺少自调节及优化自学习能力以及出水的安全等问题和技术缺陷。
[0009]本专利技术提供的一种应用于化学除磷及絮凝处理过程中基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统及方法，能对除磷剂除磷絮凝过程效率、效果、状态进程以及其他因素影响的动态进行实时监测，能有效反馈污水处理的全过程，并有效基于分析算法预判出水及处理效果、实现药剂的精准投加。
[0010]为了实现上述技术目的，本专利技术主要采用以下技术方案：一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药方法，包括以下步骤：S11、采集进水水质参数、出水水质参数及絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据；所述进水水质参数包括进水水量和进水TP/PO4浓度；所述出水水质参数包括出水TP/PO4浓度和出水浊度指标参数，絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据包括絮体颗粒的粒径尺寸及分布数据、单位体积污水中絮体颗粒数量和絮体颗粒的形态；S12、根据进水水质参数集合进水前馈，出水水质参数集合出水后馈，并根据絮体特征的持续变化集合过程反馈，通过进水前馈、出水后馈和过程反馈进行数模分析获得加药量需求；S13、通过预设的算法模型，进行加药控制的自调节优化；S14、根据所述优化结果投入药剂；S15、再次采集进水水质参数、出水水质参数、絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，当药剂投加量≠0时，重复步骤S11
‑
S14；其中，所述算法模型根据进水水质参数、出水水质参数及絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，依靠下列公式进行药剂需求量的实时计算：Q=Q1*D1*α1+Q2*D2*α2+Q3*D3*α3+
……
式中，Q：根据算法模型计算得到的药剂投加实时需求量；Q1、Q2、Q3
……
：针对各个影响因素的药剂投加量基值；D1、D2、D3
……
：对药剂加药效果及出水的影响因素参数，包括进水水质参数、出水水质参数和絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，其通过以下公式计算得出：对加药效果及出水的影响因素参数的动态监测值/对药剂加药效果及出水的影响因素参数的基值；α1、α2、α3
……
：对药剂投加影响因素的关联影响因子系数；其中，α1、α2、α3
……
各影响因子系数之和为1；对药剂投加影响因素的关联影响因子系数通过以下步骤计算得出：S21、分别获取加药量随时间变化曲线、进水、出水的水质在线监测指标参数和絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据中各参数随时间的变化曲线；S22、选取进水、出水的水质在线监测指标参数或絮凝过程中絮体粒径特征在线监测指标参数中的其中一种指标参数随时间的变化曲线，并确定该变化曲线与药剂加药量随
时间变化曲线两者之间的同向数据曲线拟合程度和/或对应性基本匹配的区间，分别对两条曲线中对应时间阶段变量数值进行积分，并将结果相除，得到各参数与药剂投加量的波动关联影响因子系数；α=∫药剂加药量（t）dt/∫进水水质参数、出水水质参数或絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据中的其中一种指标参数（t）dt。
[0011]一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药系统，包括：水质监测模块：用于以预设频率持续的对进水、出水的水质进行监测得到进水水质参数和出水水质参数；絮体特征监测模块：用于在絮凝过程中，通过在线激光粒度分布测试装置连续不断地对絮体进行监测得到絮体特征的持续动态实时变化数据；数模分析模块：连接所述水质监测模块和絮体特征监测模块，根据进水水质参数集合进水前馈，根据出水水质参数集合出水后馈，并根据絮体特征的持续动态实时变化数据集合过程反馈，通过进水前馈、出水后馈和过程反馈进行数模分析获得加药量需求；计算模块：连接所述数模分析模块，根据进水前馈、出水后馈和过程反馈的数模分析加药量需求结果，进行加药控制的自调节优化；加药控制模块：连接所述计算模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于絮体特征监测及过程反馈的加药方法，其特征在于，包括以下步骤：S11、采集进水水质参数、出水水质参数及絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据；所述进水水质参数包括进水水量和进水TP/PO4浓度；所述出水水质参数包括出水TP/PO4浓度和出水浊度指标参数，絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据包括絮体颗粒的粒径尺寸及分布数据、单位体积污水中絮体颗粒数量和絮体颗粒的形态；S12、根据进水水质参数集合进水前馈，出水水质参数集合出水后馈，并根据絮体特征的持续变化集合过程反馈，通过进水前馈、出水后馈和过程反馈进行数模分析获得加药量需求；S13、通过预设的算法模型，进行加药控制的自调节优化；S14、根据优化结果投入药剂；S15、再次采集进水水质参数、出水水质参数、絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，当药剂投加量≠0时，重复步骤S11
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S14；其中，所述算法模型根据进水水质参数、出水水质参数及絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，依靠下列公式进行药剂需求量的实时计算：Q=Q1*D1*α1+Q2*D2*α2+Q3*D3*α3+
……
式中，Q：根据算法模型计算得到的药剂投加实时需求量；Q1、Q2、Q3
……
：针对各个影响因素的药剂投加量基值；D1、D2、D3
……
：对药剂加药效果及出水的影响因素参数，包括进水水质参数、出水水质参数和絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据，其通过以下公式计算得出：对加药效果及出水的影响因素参数的动态监测值/对药剂加药效果及出水的影响因素参数的基值；α1、α2、α3
……
：对药剂投加影响因素的关联影响因子系数；其中，α1、α2、α3
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各影响因子系数之和为1；对药剂投加影响因素的关联影响因子系数通过以下步骤计算得出：S21、分别获取加药量随时间变化曲线、进水、出水的水质在线监测指标参数和絮凝过程中絮体特征的持续动态实时变化数据中各参数随时间的变化曲线；S22、选取进水、出水的水质在线监测指标参数或絮凝过程中絮体粒径特征在线监测指标参数中的其中一种指标参数随时间的变化曲线，并确定该变化曲线与药剂加药量随时间变化曲线两者之间的同向数据曲线拟合程度和/或对应性基本匹配的区间，分别对两条曲线中对应时间阶段变量数值进行积分，并将结果相除，得到各参数与药剂投加量的波动关联影响因子系数；α=∫药剂加药量（t）dt/∫进水水质参数、出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继柱，冯春晖，王国瑞，柯建怡，冯嵩，张志平，马凯，李雁鸿，石伟杰，
申请(专利权)人：神美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：