CN106348408B - 一种智能加药系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能加药系统，包括依次相连的药剂罐、药剂搅拌装置、精准加料装置，精准加料装置包括精准计量泵、智能加药配方控制器、进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计，精准计量泵的入口与浓度配比装置的出口相连，其出口与二沉池或絮凝池相连，进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计均与智能加药配方控制器相连，智能加药配方控制器对精准计量泵进行加药量控制；智能加药配方控制器包括信息采用模块、数据索引模块、配方数据库模块、智能配方学习模块和控制输出模块；通过其智能学习过程，可实现自动精准给药控制，节省药剂成本，水质达标不受进水水质影响，确保了出水水质稳定。

Description

一种智能加药系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域中的自动加药技术，尤其涉及一种智能加药系统。

背景技术

当前活性污泥处理工艺如氧化沟、CASS、膜处理等被市政污水处理厂、工业废水处理厂广泛使用，出水水质基本达到投产设计标准。随着国家对环境的重视，强制提高污水排放标准，许多原污水处理厂需要提标改造，新建污水处理厂常常采用较复杂工艺满足更高排放标准的达标排放要求，必然投资成本增加。

现在的水质提标控制方法存在以下问题：

当前的污理水处理工艺都是根据进水水质状况和排放达标要求来设计的，但在实际运行中发现进水质实时变化，水质不稳定，经过工艺过程处理后，出水水质仍然不稳定。尽管企业会定时化验出水水质，根据结果来调整加药量或增加曝气量或延长沉淀时间等诸多手段来周期性改善水质。但这种事后补救的控制办法，使得排放水质时好时坏，不能做到实时达标排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能根据实时出水水质精准调节加药量，既确保水质达标排放、又节约用药量的智能加药系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种智能加药系统，包括依次相连的药剂罐、药剂搅拌装置、精准加料装置，所述精准加料装置包括精准计量泵、智能加药配方控制器、进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计，所述浓度配比装置的出口与所述精准计量泵的入口相连，所述精准计量泵的出口与二沉池或絮凝池相连，所述进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计均与所述智能加药配方控制器相连，所述智能加药配方控制器对精准计量泵进行加药量控制，所述智能加药配方控制器包括以下模块：

配方数据库模块，用于存储标准配方索引序列{Nn}及与标准配方索引序列{Nn}对应的标准配方药剂量序列{KoutN}；

采样输入模块，用于接收进水水质信号、出水水质信号和出水流量信号；

数据索引模块，用于将进水水质信号转换为配方索引值N，并在配方数据库模块中查找与所述配方索引值N最接近的标准配方索引值Nn；当N＝Nn时，将标准配方索引值Nn对应的标准配方药剂量值KoutN作为配方药剂量输出值Kout；

智能配方学习模块，用于当N≠Nn时，修正配方数据库模块中的标准数据：

若Nn-1＜N＜Nn时，计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作为配方药剂量输出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1时，Kout_n-1为KoutN-1；若出口水质合格，停止计算，更新配方数据库，具体为：在配方数据库中将Kout_n更新为标准配方索引值Nn所对应的标准配方药剂量值KoutN，原标准配方索引值Nn更新成Nn+1，原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+2，依此类推，更新配方数据库中的所有数据；

若Nn＜N＜Nn+1时，计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作为配方药剂量输出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1时，Kout_n-1为KoutN+1；若出口水质合格，停止计算，更新配方数据库，具体为：在配方数据库中将Kout_n标准配方索引值Nn+1所对应的标准配方药剂量值KoutN+1，原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+1，原标准配方索引值Nn+2更新成Nn+3，依此类推，更新配方数据库中的所有数据；

控制输出模块，用于控制配方药剂量输出值Kou的输出。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述标准配方药剂量值KoutN的计算公式为：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3为修正系数，范围取0.5～1.5；

KA表示与标准配方索引值Nn对应的COD区间值所需药剂量数据值；

KB表示与标准配方索引值Nn对应的浊度区间值所需药剂量数据值；

KC表示与标准配方索引值Nn对应的出水流量区间值所需药剂量数据值。

所述配方索引值N的计算公式为：配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示为COD当前值，K表示为配方数据库中COD区间值划分的步长。

所述进水水质检测装置包括进水COD检测仪、进水浊度检测仪。

所述出水水质检测装置包括出水COD检测仪、出水浊度检测仪。

还包括输送泵，所述输送泵设于药剂罐和药剂搅拌装置的连接管道上。

所述药剂搅拌装置包括搅拌桶和设于搅拌桶中的搅拌器，所述搅拌器上设有液位计，所述搅拌桶设有加药口和出液口，所述加药口与所述输送泵相连，所述出液口与所述精准计量泵相连。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用智能加药配方控制器，通过对进水、出水水质进行在线监测，并将监测数据反馈给加药配方控制器，加药配方控制器比对当前水质数据，智能查找对应调节配方，补偿加药量，控制输出加药计量泵，实现精准加药。通过智能学习过程，可取代人工药剂配比实验和传统加药计算方式，实现精准给药控制，节省药剂成本，水质达标不受进水水质影响，确保了出水水质稳定，效果远低于国家一级A排放标准。

2、本发明的智能加药系统，自动化程度高，不需要人工搬运费，节省劳动力成本；另外，该系统结构简单，可节省改造投资成本，特别适用老污水处理厂的水质提标改造。

附图说明

图1为本发明的智能加药系统框架图。

图2为智能加药配方控制器框架图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1所示，本发明的一种智能加药系统，包括依次相连的药剂罐、药剂搅拌装置、精准加料装置，精准加料装置包括精准计量泵、智能加药配方控制器、进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计，浓度配比装置的出口与精准计量泵的入口相连，精准计量泵的出口与二沉池或絮凝池相连，进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计均与智能加药配方控制器相连，智能加药配方控制器对精准计量泵进行加药量控制。

本实施例中，进水水质检测装置包括对二沉池或絮凝池的水质进行检测的进水COD检测仪、进水浊度(SS)检测仪；对出水渠的水质进行检测的出水水质检测装置包括出水COD检测仪、出水浊度检测仪。

本实施例中，还包括输送泵，输送泵设于药剂罐和药剂搅拌装置的连接管道上。

本实施例中，药剂搅拌装置包括搅拌桶和设于搅拌桶中的搅拌器，搅拌器上设有液位计，所述搅拌桶设有加药口和出液口，所述加药口与所述输送泵相连，所述出液口与所述精准计量泵相连。输送泵直接将药剂罐中浓度配比好的药剂送到搅拌桶中，由搅拌桶内的液位开关，控制输送泵的启停。即液位在下限时，输送泵自动启动运行，开始对搅拌桶输送药剂；当液位到达上限时，输送泵停止工作。药剂采用大分子无机盐絮凝剂，如聚合无机盐。

本发明采用自动输送的方式进行药剂输送，可完全代替当前人工搬运手动加药模式，节省人力成本和时间。

为了加速絮凝，增大药剂的交换作用面积，可在二沉池或絮凝池的上方设置多段并列排布并依次连通的喷药管，每段喷药管出口处设计一排与喷药管连通方向垂直的N组喷嘴，喷嘴数量根据二沉池或絮凝池截面而定。精准计量泵泵出来药液达到各段喷药管后，由其上的N组喷嘴喷入二沉池或絮凝池中。

精准加药装置为整个系统的控制核心，目的是向沉淀池注入浓度配比好的药剂，按智能加药配方控制器输出要求，实施精准加药。为了保证出水水质稳定达标，要求药剂的配比浓度的误差控制0.1％，COD值、浊度值(SS)、出水流量等值为关键指标，三项指标采样数据最好都接入智能加药配方控制器，条件不具备时，至少需要COD、出水流量两项指标数据接入智能加药配方控制器。智能加药配方控制器根据采样水质数据，查询比对配方参数，实时补偿加药量，控制输出4-20M、或0-10V或RS485信号驱动计量泵的变频器，通过改变频器的输出频率，调节计量泵的转速，从而实现精准加药。

具体地，如图2所示，智能加药配方控制器包括信息采用模块、数据索引模块、配方数据库模块、智能配方学习模块和控制输出模块。

配方数据库模块用于存储标准配方索引序列{Nn}及与标准配方索引序列{Nn}对应的标准配方药剂量序列{KoutN}；

标准配方索引值Nn对应为基础配方数据库一个具体配方数据，索引号为整数，按从小大到顺序排列。配方数据库由COD值、SS浊度值、出水流量值区间范围,找到这三种工艺参数对应的药剂量数据值,分别为KA、KB、KC。标准配方索引值Nn对应的标准配方药剂量值KoutN的计算公式为：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3为修正系数，范围取0.5～1.5；

KA表示与标准配方索引值Nn对应的COD区间值所需药剂量数据值；

KB表示与标准配方索引值Nn对应的浊度区间值所需药剂量数据值；

KC表示与标准配方索引值Nn对应的出水流量区间值所需药剂量数据值。

采样输入模块接收进水水质信号、出水水质信号和出水流量信号；其中，进水水质信号和出水水质信号均包括COD、SS、F等水质在线分析仪表输出的4-20MA\0-10V\RS485的信号。

数据索引模块用于将进水水质信号转换为配方索引值N，并在配方数据库模块中查找与所述配方索引值N最接近的标准配方索引值Nn；当N＝Nn时，将标准配方索引值Nn对应的标准配方药剂量值KoutN作为配方药剂量输出值Kout。

本实施例中，数据索引模块根据采样COD当前值Kcod，查找到COD区间值对应的索引数据，进行配方索引数据转换，计算当前的配方索引值N。配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示为COD当前值，K表示为配方数据库中COD区间值划分的步长，K的取值范围为1～200。如配方数据库中COD区间值划分为：【1-50】，【51-100】，【101-150】……，则K＝50。

当配方索引值N与标准配方索引值Nn不相等时，查询基础配方数据库，找不到合适的索引Nn的配方药剂量数据值KoutN，于是，系统将转入自动进行智能配方自学习模式。

智能配方学习模块主要用于完善配方数据库的数据，当然也可以通过人工输入的办法在后台更新或修正配方数据库。当N≠Nn时，修正配方数据库模块中的标准数据，详细过程为：

当配方索引N值小于标准配方索引Nn又大于Nn-1时，系统自动查询Nn-1的配方数据，提取配方值KoutN-1，同时按KoutN-1的10％进行自动加补偿得出配方药剂量补偿值△Kout_1，将Kout_1＝KoutN-1+△Kout_1作为配方药剂量输出值Kout，进行智能学习控制输出，根据出水水质反馈结果，判断加药量的精准度；如果精准度不理想，则进行第二次调整，按Kout_1的10％进行自动加补偿得出△Kout_2，将Kout_2＝Kout_1+△Kout_2作为配方药剂量输出值Kout，进行智能学习控制输出，判断加药量的精准度；如果精准度仍不理想，按上述方法类推，即计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作为配方药剂量输出值Kout，直至出水水质合格为止，则证明加药精准度理想。一般通过1-4次智能学习，便能找到最佳的精准加药量。在找到最佳的精准加药量后，停止计算，系统自动结束智能学习模式，同时将智能学习的结果，写入配方数据库，同时更新配方索引。具体为：在配方数据库中将Kout_n更新为标准配方索引值Nn所对应的标准配方药剂量值KoutN，原标准配方索引值Nn更新成Nn+1,原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此类推，更新配方数据库中的所有数据。

当配方索引N值大于标准配方索引Nn又小于Nn+1时，系统自动查询Nn+1的配方数据，提取配方值KoutN+1，同时按KoutN+1的10％进行自动减补偿得出配方药剂量补偿值△Kout_1，将Kout_1＝KoutN+1-△Kout_1作为配方药剂量输出值Kout，进行智能学习控制输出，根据出水水质反馈结果，判断加药量的精准度；如果精准度不理想，则进行第二次调整，按Kout_1的10％进行自动加补偿得出△Kout_2，将Kout_2＝Kout_1-△Kout_2作为配方药剂量输出值Kout，进行智能学习控制输出，判断加药量的精准度；如果精准度仍不理想，按上述方法类推，即计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作为配方药剂量输出值Kout，直至出水水质合格为止，则证明加药精准度理想。一般通过1-4次智能学习，便能找到最佳的精准加药量。在找到最佳的精准加药量后，停止计算，系统自动结束智能学习模式，同时将智能学习的结果，写入配方数据库，同时更新配方索引。具体为：在配方数据库中将Kout_n标准配方索引值Nn+1所对应的标准配方药剂量值KoutN+1，原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+1,原标准配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此类推，更新配方数据库中的所有数据。

控制输出模块用于控制配方药剂量输出值Kou的输出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能加药系统，包括依次相连的药剂罐、药剂搅拌装置、精准加料装置，所述精准加料装置包括精准计量泵、智能加药配方控制器、进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计，所述药剂搅拌装置的出口与所述精准计量泵的入口相连，所述精准计量泵的出口与二沉池或絮凝池相连，所述进水水质检测装置、出水水质检测装置和出水流量计均与所述智能加药配方控制器相连，所述智能加药配方控制器对精准计量泵进行加药量控制，其特征在于，所述智能加药配方控制器包括以下模块：

配方数据库模块，用于存储标准配方索引序列{Nn}及与标准配方索引序列{Nn}对应的标准配方药剂量序列{KoutN}；

采样输入模块，用于接收进水水质信号、出水水质信号和出水流量信号；

数据索引模块，用于将进水水质信号转换为配方索引值N，并在配方数据库模块中查找与所述配方索引值N最接近的标准配方索引值Nn；当N＝Nn时，将标准配方索引值Nn对应的标准配方药剂量值KoutN作为配方药剂量输出值Kout；

智能配方学习模块，用于当N≠Nn时，修正配方数据库模块中的标准数据：

若Nn-1＜N＜Nn时，计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝△Kout_n+Kout_n-1作为配方药剂量输出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1时，Kout_n-1为KoutN-1；若出口水质合格，停止计算，更新配方数据库，具体为：在配方数据库中将Kout_n更新为标准配方索引值Nn所对应的标准配方药剂量值KoutN，原标准配方索引值Nn更新成Nn+1,原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+2,依此类推，更新配方数据库中的所有数据；

若Nn＜N＜Nn+1时，计算配方药剂量补偿值△Kout_n，将Kout_n＝Kout_n-1-△Kout_n作为配方药剂量输出值Kout，其中，△Kout_n＝Kout_n-1×10％，n＝1时，Kout_n-1为KoutN+1；若出口水质合格，停止计算，更新配方数据库，具体为：在配方数据库中将Kout_n标准配方索引值Nn+1更新成所对应的标准配方药剂量值KoutN+1，原标准配方索引值Nn+1更新成Nn+2,原标准配方索引值Nn+2更新成Nn+3,依此类推，更新配方数据库中的所有数据；

控制输出模块，用于控制配方药剂量输出值Kout的输出。

2.根据权利要求1所述的智能加药系统，其特征在于，所述标准配方药剂量值KoutN的计算公式为：

KoutN＝k1×KA+K2×KB+K3×KC

k1、k2、k3为修正系数，范围取0.5～1.5；

KA表示与标准配方索引值Nn对应的COD区间值所需药剂量数据值；

KB表示与标准配方索引值Nn对应的浊度区间值所需药剂量数据值；

KC表示与标准配方索引值Nn对应的出水流量区间值所需药剂量数据值。

3.根据权利要求2所述的智能加药系统，其特征在于，所述配方索引值N的计算公式为：配方索引值N＝int(Kcod/K)+1，其中，Kcod表示为COD当前值，K表示为配方数据库中COD区间值划分的步长。

4.根据权利要求3所述的智能加药系统，其特征在于，所述进水水质检测装置包括进水COD检测仪、进水浊度检测仪。

5.根据权利要求4所述的智能加药系统，其特征在于，所述出水水质检测装置包括出水COD检测仪、出水浊度检测仪。

6.根据权利要求1～5任一项所述的智能加药系统，其特征在于，还包括输送泵，所述输送泵设于药剂罐和药剂搅拌装置的连接管道上。

7.根据权利要求6所述的智能加药系统，其特征在于，所述药剂搅拌装置包括搅拌桶和设于搅拌桶中的搅拌器，所述搅拌器上设有液位计，所述搅拌桶设有加药口和出液口，所述加药口与所述输送泵相连，所述出液口与所述精准计量泵相连。