CN103601342A - 一种化学除磷工艺优化控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学除磷工艺优化控制装置，包括过程检测仪表、变频器和工控机；过程检测仪表用于监测关键节点的水量水质数据，变频器的输入端连接工控机，变频器的输出端连接加药泵，通过改变加药泵的电机频率控制加药泵的出流量；工控机内还设置有除磷药剂流量控制单元，它包括加药泵流量控制模块、二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块；加药泵流量控制模块根据二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块输出的加药量计算当前的加药流量，并将其转换为控制信号输出到变频器控制加药泵。本发明适用于同步和后置化学除磷工艺，能够稳定出水磷酸盐浓度。

Description

一种化学除磷工艺优化控制装置

技术领域

本发明涉及城市污水处理技术领域，特别是关于一种污水处理工艺中化学辅助除磷过程的加药控制装置。

背景技术

截止2012年我国已建成污水处理厂接近4000座。由于经验人才缺乏和技术设备不足，目前的污水处理工艺运行过程还有很多不足，为了发挥好环境效益，迫切需要提高污水处理工艺运行水平，实现工艺稳定运行。目前多数污水处理厂已开始进行辅助化学除磷，以达到更低的出水总磷浓度，满足更高的出水水质要求。

化学除磷工艺按照工艺流程中化学药剂投加点的不同来分类，实际工程中常采用的有前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型：前置沉淀的特点是化学药剂投加在沉砂池或者初沉池，沉淀产物在初沉池中分离；同步沉淀是将沉淀药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中，沉淀产物在二沉池中分离，适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施)，是目前采用最广泛的技术，约占所有化学除磷工艺的50％；后置沉淀是在深度处理设施中投加药剂，进行絮凝沉淀或者过滤分离，在新建污水处理厂中经常采用。

目前在工艺运行中通常采用恒定加药量，导致投加量比较大，经常超过实际除磷的需求。过度投药一方面增加了加药量提高了处理成本，另一方面也增加了化学污泥从而影响了生物活性。因此，优化化学除磷的加药量，不仅可以节约成本，而且有助于改善生物处理系统的性能。此外，现有化学除磷药剂一般采用废酸废金属制备，生产及使用过程的环境影响较大，因此，提高污水处理厂投药系统的效率，实现加药系统的自动控制对污水处理稳定运行有着重要的意义。

在化学除磷投药控制方面，已有技术主要采用进水流量比例控制和负荷比例控制，其控制思想是根据进水流量或者磷酸盐负荷(流量与浓度的乘积)，按比例计算加药量，具体的控制过程为：流量检测系统将在线测得的流量信号传送到PLC控制器，然后由控制器调节旋转翻式进料器的转速、计量泵的冲程或控制阀的开启度大小，实现对加药量的控制。进水流量比例控制技术的主要问题是缺乏磷酸盐的浓度测定，无法克服来水磷酸盐浓度波动的影响，只能粗略控制出水磷酸盐浓度；负荷比例控制根据进水磷酸盐负荷的变化数据进行编程控制，其主要问题是计算公式的系数严重依赖药剂品质和污泥性质，在这两者发生明显变化时，往往无法实现稳定控制。因此，为了更有效地实现加药量的优化控制，需要根据在线测得的进水流量、在某一处理单元测得的磷酸盐浓度组成的控制信号(磷酸盐负荷)实现较复杂的前馈控制和反馈控制。

现有技术中公开了一种城市污水厂化学除磷剂智能投加控制方法及其装置，其根据进出水COD、硝氮和总磷等水质指标，结合进水水量和投药系数，计算和设定除磷药剂的加药量。上述技术存在以下问题：1)需要的水质仪表较多，运行及维护难度较大；2)生物除磷过程的关联性复杂，加药量的线性计算公式难以反映实际的非线性反应过程；3)由于药剂有效含量可能随批次而变化，为确定该技术的投药系数等，必须在使用前对每批药剂的有效含量进行化验测试，费时费力。因此，需要研究和开发结构比较简单、维护工作量小，且可靠性高的控制装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种综合进水水量前馈补偿、二沉池出水磷酸盐-加药泵前馈/反馈控制和出水总磷安全裕量反馈补偿的化学除磷工艺优化控制装置，适用于同步和后置化学除磷工艺，不仅能够稳定出水磷酸盐浓度，而且能够优化化学除磷的加药量，节约成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种化学除磷工艺优化控制装置，包括有生物处理单元、二沉池、深度处理单元、贮药池和加药泵，所述生物处理单元的出口连接所述二沉池的入口，所述二沉池的出口连接所述深度处理单元的入口，所述贮药池的出口连接所述加药泵，所述加药泵用于提供输送动力并控制加药流量；其特征在于：还包括过程检测仪表、变频器和工控机；所述过程检测仪表用于监测关键节点的水量水质数据；所述变频器的输入端连接所述工控机，所述变频器的输出端连接所述加药泵，所述变频器将接收的所述工控机的控制信号变换为电流频率信号输出到所述加药泵的电动机，通过改变所述加药泵的电机频率控制所述加药泵的流量；所述工控机内还设置有除磷药剂流量控制单元，所述除磷药剂流量控制单元包括加药泵流量控制模块、二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块；所述加药泵流量控制模块根据所述二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块的控制输出的加药流量计算当前的加药流量并将其转换为控制信号输出到所述变频器控制所述加药泵。

所述过程检测仪表包括进水水量仪表、磷酸盐仪表和出水总磷仪表；所述进水水量仪表设置在所述生物处理单元的入口处，用于在线监测所述生物处理单元的进水量；所述磷酸盐仪表设置在所述二沉池的出口处，用于监测所述二沉池出口处的磷酸盐浓度值；所述出水总磷仪表设置在所述深度处理单元的出口处，用于监测所述深度处理单元出口处的总磷值。

所述二沉池出水磷酸盐控制模块将所述磷酸仪表的浓度数据与磷酸盐浓度设定值进行比较，输出二沉池出水磷酸盐控制输出的加药流量；当采用同步除磷时，比较二沉池出水磷酸盐浓度的当前值OP(t)与设定值OP_st之间的差值ΔP(t)，使用比例-积分算法计算当前周期的加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₁ΔP(t)+K₂ΔP(t-1)

式中，ΔP(t-1)是指上一个控制周期磷酸盐浓度与设定值的差值，K₁和K₂是系数，通过实验调试确定；当采用后置除磷时，根据当前二沉池出水磷酸盐浓度OP(t)，采用比例算法计算加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₃[OP(t)-EP]+K₄

式中，OP(t)是指t时刻的二沉池出水磷酸盐浓度，EP是深度处理单元出水磷酸盐浓度的设定值，K₃和K₄是系数，通过实验调试确定。

所述前馈水量补偿模块采集所述进水水量仪表的进水量，计算进水量在控制周期内的变化幅度；假设上一个控制周期内进水量算术平均值为q_t-1，当前控制周期进水量算术平均值为q_t，则变化幅度q％为：

$q\%=\frac{q_t-q_{t-1}}{q_{t-1}}\×100\%;$

当变化幅度超过设定范围时，判断需要进行进水流量前馈补偿，此时根据进水量数据计算加药流量ΔQ₂并发送到所述加药泵流量控制模块，前馈水量补偿ΔQ₂(t)的计算公式为：

if|q|＜a，ΔQ₂(t)＝0；

$\mathrm{if}\left|q\right|>a,{\mathrm{\ΔQ}}_2\left(t\right)=\left(\frac{\left|q\right|}{100}\right)Q_{t-1};$

式中，|q|为q的绝对值，a％为设定范围，Q_t-1是指上一个控制周期加药泵的总加药流量。

所述出水总磷安全裕量反馈补偿模块根据出水总磷指标计算安全裕量，当安全裕量小于设定条件时，进行安全裕量反馈补偿计算，并根据安全裕量反馈补偿结果计算加药流量ΔQ₃，并将计算的加药流量发送到所述加药泵流量控制模块；假设出水总磷的浓度为TP(t)，总磷出水标准为TP_st，则安全裕量SP＝TP_st-TP(t)＞0；如果安全裕量的设定值为b，则计算加药流量ΔQ₃(t)为：

if SP＞b，ΔQ₃(t)＝0；

$\mathrm{if\; SP}<b,\mathrm{\&Delta;}{Q}_3\left(t\right)=K_5\left(\frac{b-\mathrm{SP}}{b+\mathrm{SP}}\right)Q_{t-1};$

式中，Q_t-1是指上一个控制周期加药泵的加药流量，K₅为系数，通过实验调试确定。

所述进水水量仪表采用电磁流量计；所述磷酸盐仪表采用在线正磷分析仪；所述出水总磷仪表采用带消解预处理功能的在线总磷分析仪。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括过程检测仪表、变频器和工控机，过程检测仪表用于监测关键节点的水量水质数据，变频器的输入端连接工控机，变频器的输出端连接加药泵，变频器将接收的工控机的控制信号变换为电流频率信号输出到加药泵的电动机，通过改变加药泵的电机频率控制加药泵的流量，此系统原理简单，运行可靠，成本较低。2、本发明的工控机内还设置有除磷药剂流量控制单元，除磷药剂流量控制单元包括加药泵流量控制模块、二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块；加药泵流量控制模块根据所述二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块输出的加药流量，计算当前需要的加药流量，并将其转换为控制信号输出到变频器控制加药泵。本发明不需要测试进水水质数据，也不需要测量混合液中的磷酸盐浓度，与现有技术相比，降低了仪器配置的复杂程度，能够进一步改善除磷工艺的处理效果。3、本发明由于设置有前馈水量补偿模块，与现有技术相比增加了前馈补偿的控制模式，有助于改善磷酸盐浓度反馈控制的效果，减弱了进水量突然变化引起的超标风险，效果优于单独的反馈控制。4、本发明由于设置有出水总磷安全裕量反馈补偿模块，因此与现有技术相比增加了出水总磷反馈补偿的控制模式，结合其他控制模块，可以有效克服生物除磷扰动、药剂批次变化等因素的干扰，效果优于单独的前馈控制或反馈控制。5、本发明适用性强，配置灵活，既可以用于同步除磷工艺，也可以用于后置除磷工艺，当工艺改变时，仅仅需要选择不同的控制算法即可。本发明可以广泛应用于污水处理工艺中化学辅助除磷过程。

附图说明

图1是本发明在化学除磷实时控制系统的结构示意图，图中

表示化学药剂，

表示污水，表示信号；

图2是本发明在化学除磷控制系统的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明的化学除磷工艺优化控制装置采集污水处理工艺的过程参数，根据模型计算结果控制化学除磷工艺，动态调整化学药剂的投加量，最终改善脱氮除磷工艺的处理效果。

如图1所示，本发明涉及的化学除磷工艺与现有工艺基本相同，包括有生物处理单元(生物池)1、二沉池2、深度处理单元3、贮药池4和加药泵5。生物处理单元1主要发生磷酸盐的生物转化过程，活性污泥将外部输入污水中的磷元素吸收转化为细胞物质，然后和残余的磷酸盐输出到二沉池2。二沉池2主要用于进行固液分离，将活性污泥(细胞物质)与上清液分离，活性污泥固体回流到生物处理单元1，残留的磷酸盐随着上清液输出到深度处理单元3，深度处理单元3主要进行化学沉淀和物理过滤，通过投加絮凝剂和过滤等去除上清液中残留的磷酸盐和固体，进一步降低出水中的污染物浓度。贮药池4用于溶解、稀释和贮存化学除磷药剂，并将化学除磷药剂发送到加药泵5；加药泵5用于提供输送动力并控制加药流量，药剂经由加药管路投加到污水处理工艺的指定位置。加药口一般悬空设置在水面上，连续流加。化学除磷药剂的投药点可以根据工艺需要进行选择，图1中加药点①位于生化处理单元1的出口处，为同步除磷工艺；加药点②位于二沉池2的出口处，为后置除磷工艺。通常情况下，一个加药点对应一条加药管线和1～2台加药泵，如果采用多台加药泵时可以采用并联方式连接。

如图1、图2所示，本发明的化学除磷工艺优化控制装置的特点在于：还包括过程检测仪表、变频器7和工控机8，工控机8可以放置在工业控制柜中。过程检测仪表用于监测关键节点的水量水质数据，它包括进水水量仪表61、磷酸盐仪表62和出水总磷仪表63，进水水量仪表61设置在生物处理单元1的入口处，用于在线监测生物处理单元1的进水量；磷酸盐仪表62设置在二沉池2的出口处，在加药点②之前，用于监测二沉池2出口处的磷酸盐浓度值；出水总磷仪表63设置在深度处理单元3的出口处，用于监测深度处理单元3出口处的总磷值。变频器7的输入端连接工控机8，变频器7的输出端连接加药泵5，变频器7将接收的工控机8的控制信号(4～20毫安)变换为电流频率信号(0～50赫兹)输出到加药泵5的电动机，通过改变加药泵电机频率控制加药泵的出流量。以隔膜加药泵为例，假设100％隔膜开度下额定流量为Q_m，变频器输出范围为0～50赫兹，在工作状态下隔膜开度为e％，对应变频器7输出频率为f赫兹，则加药流量Q可以按下式估算：

$Q=\left(\frac{f}{50}\right)\left(\frac{e}{100}\right)Q_m---\left(1\right)$

通过上式也可以计算给定加药流量Q时的变频器输出频率值f。

工控机8内设置有除磷药剂流量控制单元，除磷药剂流量控制单元包括加药泵流量控制模块81、二沉池出水磷酸盐控制模块82、前馈水量补偿模块83和出水总磷安全裕量反馈补偿模块84。加药泵流量控制模块81根据二沉池出水磷酸盐控制模块82、前馈水量补偿模块83和出水总磷安全裕量反馈补偿模块84的控制输出的加药流量计算当前的加药流量，并将其转换为控制信号输出到变频器7控制加药泵5。本发明的化学除磷工艺优化控制装置适合于同步除磷工艺和后置除磷工艺。在两种除磷工艺中，前馈水量补偿模块83和出水总磷安全裕量反馈补偿模块84采用相同的控制算法，二沉池出水磷酸盐控制模块82则根据加药点不同而切换控制算法。三个控制模块的加药流量值输出到加药泵流量控制模块81，加药泵流量控制模块81求和计算后转变为控制信号输出到变频器7控制加药泵流量，假设上一个控制周期的加药流量为Q_t-1，则当前时刻t的加药流量Q_t的计算公式为：

Q_t＝Q_t-1+ΔQ₁+ΔQ₂+ΔQ₃   (2)

式中，ΔQ₁为二沉池出水磷酸盐控制模块输出的加药流量，ΔQ₂为前馈水量补偿模块输出的加药流量，ΔQ₃为出水总磷反馈补偿模块输出的加药流量。

上述实施例中，二沉池出水磷酸盐控制模块82将二沉池2出水口磷酸仪表62的浓度数据与磷酸盐浓度设定值进行比较，输出二沉池出水磷酸盐控制输出的加药流量ΔQ₁。二沉池出水磷酸盐控制模块82根据加药点不同而切换控制算法：

当采用同步除磷时，选择加药点①(如图1所示)，控制过程采用反馈补偿算法，比较二沉池出水磷酸盐浓度的当前OP(t)与设定值OP_st之间的差值ΔP(t)，计算公式为：

ΔP(t)＝OP(t)-OP_st   (3)

根据ΔP(t)，使用比例-积分(Proportional and Integration，PI)算法计算当前周期的加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₁ΔP(t)+K₂ΔP(t-1)   (4)

式中，ΔP(t-1)是指上一个控制周期(t-1时刻)磷酸盐浓度与设定值的差值，K₁和K₂是系数，通过实验调试确定。

当采用后置除磷时，选择加药点②(如图1所示)，控制过程采用前馈补偿算法，根据当前二沉池出水磷酸盐浓度OP(t)，使用比例算法计算加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₃[OP(t)-EP]+K₄   (5)

式中，OP(t)是指t时刻的二沉池出水磷酸盐浓度，EP为深度处理单元出水(即总出水)磷酸盐浓度的设定值，为预先设定的常数；K₃和K₄是系数，通过实验调试确定。

上述各实施例中，前馈水量补偿模块83采集进水水量仪表61的进水量，计算进水量在控制周期内的变化幅度。假设上一个控制周期内进水量算术平均值为q_t-1，当前控制周期进水量算术平均值为q_t，则变化幅度q％按下式计算：

$q\%=\frac{q_t-q_{t-1}}{q_{t-1}}\&times;100\%---\left(6\right)$

当变化幅度超过设定范围(例如20％，但是不限于此，可以根据实际需要确定)时，进行进水流量前馈补偿，此时根据进水量数据计算加药流量值ΔQ₂，并发送到加药泵流量控制模块81。前馈水量补偿ΔQ₂(t)的计算公式如下：

if|q|＜a，ΔQ₂(t)＝0；

$\mathrm{if}\left|q\right|>a,{\mathrm{\&Delta;Q}}_2\left(t\right)=\left(\frac{\left|q\right|}{100}\right)Q_{t-1}---\left(7\right)$

式中，|q|为q的绝对值，Q_t-1是指上一个控制周期(t-1时刻)加药泵的总加药流量，a％为设定范围。

上述各实施例中，出水总磷安全裕量反馈补偿模块84根据出水总磷指标计算安全裕量，当安全裕量小于设定条件(例如0.2mg/L，不限于此，可以根据实际需要确定)时，进行安全裕量反馈补偿计算，此时根据安全裕量反馈补偿结果数据计算加药流量ΔQ₃，并将其发送到加药泵流量控制模块81。假设出水总磷的浓度为TP(t)，总磷出水标准为TP_st，则安全裕量SP：

SP＝TP_st-TP(t)＞0   (8)

如果安全裕量设定值为b，按比例算法计算出水总磷反馈补偿的加药流量ΔQ₃(t)：

if SP＞b，ΔQ₃(t)＝0；

$\mathrm{if\; SP}<b,\mathrm{\&Delta;}{Q}_3\left(t\right)=K_5\left(\frac{b-\mathrm{SP}}{b+\mathrm{SP}}\right)Q_{t-1}---\left(9\right)$

式中，Q_t-1是指上一个控制周期(t-1时刻)加药泵的加药流量，K₅为系数，通过调试确定。

上述各实施例中，本发明还包括有PLC、UPS电源和触摸显示屏，PLC用于采集各仪表信号并将其发送到工控机8的相应控制模块，工控机8输出的信号经PLC发送到变频器7；UPS电源用于实现工控机和PLC的不间断供电；触摸显示屏提供人机交互。

上述各实施例中，进水水量仪表61可以采用电磁流量计，磷酸盐仪表62可以采用在线正磷分析仪，出水总磷仪表63可以采用带消解预处理功能的在线总磷分析仪。

下面针对某污水处理厂的化学除磷工艺进行控制对本发明的化学除磷工艺优化控制装置进行详细说明：

实施例一：

工艺运行情况：某城市污水处理厂AA0工艺，规模10万吨/天，分两个系列，采用同步化学除磷工艺，设置了三台除磷药剂加药泵5，加药点设置在生化处理单元1的出水口(图1所示①位置)，出水总磷排放标准为0.5mg/L。在生物处理单元1的入水口处设置电磁流量计61，二沉池2出水口处设置在线磷酸盐仪表62、深度处理单元3的出水口处设置出水总磷仪表63。在除磷药剂加药泵附近增加化学除磷控制柜，配置工控机、PLC、加药泵变频器等。二沉池2出水磷酸盐、出水总磷、进水流量等仪表信号通过PLC采集后输入工控机8，按控制周期计算仪表信号的算术平均值，作为模型输入参与计算。

具体控制过程为：操作人员从手动控制改为自动控制时，除磷加药控制系统开始运行，直至切换回手动控制。根据总磷排放标准TP_st＝0.5mg/L，二沉池出水磷酸盐设定值OP_st＝0.3mg/L。加药泵隔膜开度e％＝80％，额定流量Q_m＝1m3/hr；控制模型的设定范围a％＝15％、b＝0.2mg/L；系统控制周期为15分钟。在每个控制周期内，工控机8向变频器7输出一次控制信号，并在该控制周期内保持不变。二沉池出水磷酸盐控制采用反馈比例-积分算法，根据公式(3)和(4)计算加药流量ΔQ₁，公式(4)中参数K₁和K₂初值为1.2和-1，通过现场调试实验进一步确定为1.0和-0.5。前馈水量补偿控制采用前馈比例算法，根据公式(6)和(7)计算加药量ΔQ₂。出水总磷安全裕量反馈补偿采用比例算法，根据公式(8)和(9)计算加药量ΔQ₃，公式(9)中参数K₅的初值为0.5，通过现场调试实验进一步确定为0.35。根据公式(2)计算得到加药流量Q_t，在根据公式(1)计算频率f，并输出到变频器7，通过变频器7控制加药泵的流量。

通过连续1年的运行，得到的结果为出水总磷稳定达标，而且降耗效果明显，与恒定加药相比，药剂量减少25％以上。

实施例二：

在实施例一的基础上，本实施例采用后置除磷工艺，改变加药点为图1所示②位置，仪表配置及其他器件设置不变。二沉池出水磷酸盐控制采用前馈比例算法，根据公式(3)和(5)计算加药流量ΔQ₁，公式(5)中参数K₃和K₄初值为2和0.5，通过现场调试实验进一步确定为5和0.6。前馈水量补偿控制加药量ΔQ₂和出水总磷安全裕量反馈补偿加药量ΔQ₃的计算过程与实施例一相同。

通过试运行，出水总磷稳定达标，与恒定加药相比，药剂量减少20％以上。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种化学除磷工艺优化控制装置，包括有生物处理单元、二沉池、深度处理单元、贮药池和加药泵，所述生物处理单元的出口连接所述二沉池的入口，所述二沉池的出口连接所述深度处理单元的入口，所述贮药池的出口连接所述加药泵，所述加药泵用于提供输送动力并控制加药流量；其特征在于：还包括过程检测仪表、变频器和工控机；所述过程检测仪表用于监测关键节点的水量水质数据；所述变频器的输入端连接所述工控机，所述变频器的输出端连接所述加药泵，所述变频器将接收的所述工控机的控制信号变换为电流频率信号输出到所述加药泵的电动机，通过改变所述加药泵的电机频率控制所述加药泵的流量；

所述工控机内还设置有除磷药剂流量控制单元，所述除磷药剂流量控制单元包括加药泵流量控制模块、二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块；所述加药泵流量控制模块根据所述二沉池出水磷酸盐控制模块、前馈水量补偿模块和出水总磷安全裕量反馈补偿模块的控制输出的加药流量计算当前的加药流量并将其转换为控制信号输出到所述变频器控制所述加药泵。

2.如权利要求1所述的一种化学除磷工艺优化控制装置，其特征在于：所述过程检测仪表包括进水水量仪表、磷酸盐仪表和出水总磷仪表；所述进水水量仪表设置在所述生物处理单元的入口处，用于在线监测所述生物处理单元的进水量；所述磷酸盐仪表设置在所述二沉池的出口处，用于监测所述二沉池出口处的磷酸盐浓度值；所述出水总磷仪表设置在所述深度处理单元的出口处，用于监测所述深度处理单元出口处的总磷值。

3.如权利要求2所述的一种化学除磷工艺优化控制装置，其特征在于：所述二沉池出水磷酸盐控制模块将所述磷酸仪表的浓度数据与磷酸盐浓度设定值进行比较，输出二沉池出水磷酸盐控制输出的加药流量；

当采用同步除磷时，比较二沉池出水磷酸盐浓度的当前值OP(t)与设定值OP_st之间的差值ΔP(t)，使用比例-积分算法计算当前周期的加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₁ΔP(t)+K₂ΔP(t-1)

式中，ΔP(t-1)是指上一个控制周期磷酸盐浓度与设定值的差值，K₁和K₂是系数，通过实验调试确定；

当采用后置除磷时，根据当前二沉池出水磷酸盐浓度OP(t)，采用比例算法计算加药流量ΔQ₁(t)：

ΔQ₁(t)＝K₃[OP(t)-EP]+K₄

式中，O(t)是指t时刻的二沉池出水磷酸盐浓度，EP是深度处理单元出水磷酸盐浓度的设定值，K₃和K₄是系数，通过实验调试确定。

4.如权利要求2或3所述的一种化学除磷工艺优化控制装置，其特征在于：所述前馈水量补偿模块采集所述进水水量仪表的进水量，计算进水量在控制周期内的变化幅度；假设上一个控制周期内进水量算术平均值为q_t-1，当前控制周期进水量算术平均值为q_t，则变化幅度q％为：

$q\%=\frac{q_t-q_{t-1}}{q_{t-1}}\&times;100\%;$

当变化幅度超过设定范围时，判断需要进行进水流量前馈补偿，此时根据进水量数据计算加药流量ΔQ₂并发送到所述加药泵流量控制模块，前馈水量补偿ΔQ₂(t)的计算公式为：

if|q|＜a，ΔQ₂(t)＝0；

$\mathrm{if}\left|q\right|>a,{\mathrm{\&Delta;Q}}_2\left(t\right)=\left(\frac{\left|q\right|}{100}\right)Q_{t-1};$

式中，|q|为q的绝对值，a％为设定范围，Q_t-1是指上一个控制周期加药泵的总加药流量。

5.如权利要求2～4任一项所述的一种化学除磷工艺优化控制装置，其特征在于：所述出水总磷安全裕量反馈补偿模块根据出水总磷指标计算安全裕量，当安全裕量小于设定条件时，进行安全裕量反馈补偿计算，并根据安全裕量反馈补偿结果计算加药流量ΔQ₃，并将计算的加药流量发送到所述加药泵流量控制模块；假设出水总磷的浓度为TP(t)，总磷出水标准为TP_st，则安全裕量SP＝TP_st-TP(t)＞0；如果安全裕量的设定值为b，则计算加药流量ΔQ₃(t)为：

if SP＞b，ΔQ₃(t)＝0；

$\mathrm{if\; SP}<b,\mathrm{\&Delta;}{Q}_3\left(t\right)=K_5\left(\frac{b-\mathrm{SP}}{b+\mathrm{SP}}\right)Q_{t-1};$

式中，Q_t-1是指上一个控制周期加药泵的加药流量，K₅为系数，通过实验调试确定。

6.如权利要求2～5任一项所述的一种化学除磷工艺优化控制装置，其特征在于：所述进水水量仪表采用电磁流量计；所述磷酸盐仪表采用在线正磷分析仪；所述出水总磷仪表采用带消解预处理功能的在线总磷分析仪。

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