CN107522271A - 一种污水处理厂药剂投加控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污水处理厂药剂投加控制系统及方法，属于污水处理技术领域，包括消毒药剂存储罐、消毒接触反应池和控制装置，消毒药剂存储罐和消毒接触反应池之间通过药剂输送管道连接，在消毒药剂存储罐上设置消毒药剂液位计，在所述药剂输送管道上沿消毒药剂存储罐向消毒接触反应池方向上依次设置消毒药剂流量计、比例阀，在消毒接触反应池的出水管道上设置出水口流量计；消毒药剂液位计、消毒药剂流量计、比例阀以及出水流量计均与控制装置连接。本发明充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制，可实时对消毒加药量进行调整和优化。不仅自动化程度高，而且在污水处理过程中节省药剂、降低了生产成本。

Description

一种污水处理厂药剂投加控制系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种污水处理厂药剂投加控制系统及方法。

背景技术

接触消毒池污水处理技术的主要原理是向污水中投加消毒剂，杀死水中大量的大肠杆菌，确保大肠杆菌稳定达标，减少水质超标风险。目前，一般采用人工操作的方式向污水中投加消毒剂，但是随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈以及人工成本上涨，人工操作投加消毒药的模式存在的缺陷在于：一是，消毒加药效率低，系统消毒加药精度不能得到一定的保证，而且造成了一定的浪费。二是，不容易变更生产线结构，加上需要人力监督操作，增加了生产成本。因此，人工操作消毒加药控制的方式已经远远不能满足当前高度自动化的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种污水处理厂药剂投加控制系统，以提高消毒药量投加的效率和精度。

为实现以上目的，第一方面，本发明提供一种污水处理厂药剂投加控制系统，包括消毒药剂存储罐、消毒接触反应池和控制装置，消毒药剂存储罐和消毒接触反应池之间通过药剂输送管道连接，在消毒药剂存储罐上设置消毒药剂液位计，在所述药剂输送管道上沿消毒药剂存储罐向消毒接触反应池方向上依次设置消毒药剂流量计、比例阀，在消毒接触反应池的出水管道上设置出水口流量计；

所述的消毒药剂液位计、消毒药剂流量计、比例阀以及出水流量计均与控制装置连接。

其中，所述的控制装置包括计算机和PLC控制箱；

所述的消毒药剂液位计、消毒药剂流量计、出水流量计以及计算机分别与PLC控制箱的输入端连接，所述的比例阀与PLC控制箱的输出端连接。

其中，还包括设置在消毒药剂存储罐和消毒药剂流量计之间的手动总球阀。

其中，还包括备用手动球阀和检修手动球阀，所述消毒药剂流量计分别和比例阀、备用手动球阀连接，所述比例阀与检修手动球阀连接，消毒接触反应池分别与备用手动球阀和检修手动球阀连接。

第二方面，本发明提供一种污水处理厂药剂投加控制方法，包括：

所述的出水流量计将出水流量大小Q输入至控制装置；

所述控制装置根据出水流量大小Q计算以及预先设置的万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加消毒药剂量q；

所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

其中，还包括：

根据所述计算出的投加消毒药剂量q，选取一个投加消毒药剂量的固定值；

相应地，所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小，具体为：

所述控制装置根据所述投加消毒药剂量的固定值和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

其中，所述PLC控制箱为PID控制器，所述的所需投加消毒药剂量q的计算过程包括：

利用计算模型，对所述出水流量大小Q计算和预先设置的万吨水所投加的药单耗量L进行计算，得到投加消毒药剂量q；

在计算过程中，利用所述PLC控制箱进行PID调试，调节PID参数。

其中，所述的计算机上设置有手动和自动投加状态；

在自动状态下，根据所述出水流量计的流量大小Q和万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加药剂量q；

在手动状态下，所需投加药剂量q是固定量。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体，充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制，可实时对消毒加药量进行调整和优化。不仅自动化程度高，而且在污水处理过程中节省药剂、降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是本发明中一种污水处理厂药剂投加控制系统的结构示意图；

图2是本发明中一种污水处理厂药剂投加控制方法的流程示意图。

图中：

10：消毒药剂存储罐；20：消毒接触反应池；30：控制装置；40：消毒药剂液位计；50：消毒药剂流量计；60：比例阀；70：出水口流量计；80：手动总球阀；11：备用手动球阀；12：检修手动球阀；31：计算机；32：PLC控制箱。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图1所示，本实施例公开了一种污水处理厂药剂投加控制系统，包括：消毒药剂存储罐10、消毒接触反应池20和控制装置30，消毒药剂存储罐10和消毒接触反应池20之间通过药剂输送管道1连接，在消毒药剂存储罐上设置消毒药剂液位计40，在所述药剂输送管道上沿消毒药剂存储罐10向消毒接触反应池20方向上依次设置消毒药剂流量计50、比例阀60，在消毒接触反应池20的出水管道上设置出水口流量计70；所述的消毒药剂液位计40、消毒药剂流量计50、比例阀60以及出水流量计70均与控制装置30连接。

其中，消毒药剂储存罐10内盛装有消毒药剂次氯酸钠。

进一步地，所述的控制装置包括计算机31和PLC控制箱32；

所述的消毒药剂液位计40、消毒药剂流量计50、出水流量计70以及计算机31分别与PLC控制箱32的输入端连接，所述的比例阀60与PLC控制箱32的输出端连接。

需要说明的是，计算机31也可以用终端显示触摸屏代替。计算机31上设置万吨水所投加的药单耗量L，PLC控制箱32根据消毒药剂流量计50流量大小Q1和药单耗量L实时进行比较来控制控制比例阀60的开度K的大小，使所需消毒药剂量q稳定在所需投加量，达到消毒药剂精确投加目的。

进一步地，所述控制系统还包括设置在消毒药剂存储罐10和消毒药剂流量计50之间的手动总球阀80。

进一步地，所述控制系统还包括备用手动球阀11和检修手动球阀12，消毒药剂流量计50分别和比例阀60、备用手动球阀11连接，比例阀60与检修手动球阀12连接，消毒接触反应池20分别与备用手动球阀11和检修手动球阀连接12。

需要说明的是，本实施例中的PLC控制箱32包括PLC控制器、断路器、微型继电器、开关电源、接线端子以及外接仪表线。其中，断路器的输出端与开关电源连接，开关电源与PLC控制器连接，PLC控制器的输出端与微型继电器的一端连接，微型继电器的另一端与接线端子连接。

如图2所示，本实施例公开了一种污水处理厂药剂投加控制方法，包括如下步骤：

S1、所述的出水流量计将出水流量大小Q输入至控制装置；

具体地，出水流量计70将出水流量输入至PLC控制器中。

S2、所述控制装置根据出水流量大小Q以及预先设置的万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加消毒药剂量q；

具体地，PLC控制器根据出水流量大小Q以及预先设置在计算机31上的万吨水所投加的药单耗量L，计算得到所需投加消毒药计量q。

S3、所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

需要说明的是，Q和Q1的单位为m3/h和L/h，比例控制阀门开度K的单位为％。

需要说明的是，控制装置30将所需投加药剂量q与实时消毒药剂流量计Q1大小进行比较，不断调节比例控制阀开度K大小，直至所需投加药剂量q＝实时消毒药剂流量计Q1，并趋于稳定以达到消毒药剂精确投加目的。

进一步地，本实施中的控制方法还包括如下步骤：

根据所述计算出的投加消毒药剂量q，选取一个投加消毒药剂量的固定值；

相应地，所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小，具体为：

所述控制装置根据所述投加消毒药剂量的固定值和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

需要说明的是，在实际应用中，因出水流量计70的出水流量是实时不断变化的，根据出水流量计70和工艺要求药单耗量，系统自动算出投加药剂量也是不断变化，为避免被控对象比例阀60来回不断整定，在算出投加药量小的范围内给一个固定值，从而真正实现精确加药投加。

进一步地，控制装置中的PLC控制箱为PID控制器，所述的所需投加消毒药剂量q的计算过程包括：

利用计算模型，对所述出水流量大小Q计算和预先设置的万吨水所投加的药单耗量L进行计算，得到投加消毒药剂量q；

具体地，计算模型为：q＝Q×L/10000；

其中，Q单位为(万吨水/h)，L单位为(L/万吨水)，q单位为(L/h)。

当q1＜q＜q2，则q＝(q1+q2)/2。其中，q1、q2均为10的倍数。

在计算过程中，利用所述PLC控制箱进行PID调试，调节PID参数。

具体地，进行PID调试的具体过程为：

u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)；

其中，kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数。

需要说明的是，PID调试一般原则具体为：

a、在输出不振荡时，增大比例增益P。

b、在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c、在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

其中，PID调试一般步骤具体为：

(1)、确定比例增益P。

确定比例增益P时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti＝0、Td＝0(具体见PID的参数设定说明)，使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60％～70％，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60％～70％。比例增益P调试完成。

(2)、确定积分时间常数Ti。

在比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150％～180％。积分时间常数Ti调试完成。

(3)、确定微分时间常数Td。

积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不振荡时的30％。

(4)、系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。

进一步地，计算机31上设置有手动和自动投加状态；

在自动状态下，显示当前为自动状态，根据所述出水流量计的流量大小Q和万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加药剂量q；

在手动状态下，所需投加药剂量q是固定量。

需要说明的是，参数设置即可在本地显示终端触摸屏上设置参数和显示也可以在远程中控计算机31上进行参数设置和显示。

需要说明的是，本实施例中通过设置出水流量计，对出水流量大小进行实时在线监测，通过设置在消毒药剂输送管道上的消毒药剂流量计和比例控制阀，对消毒药剂流量大小和比例控制阀开度进行实时在线监测；系统根据实时监测到信号不断调整比例控制阀开度大小来调节消毒药剂投加量多少，从而实现了自动对消毒药剂进行精确投加，降低了人工劳动强度，减少了化学药剂的浪费，降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污水处理厂药剂投加控制系统，其特征在于：包括消毒药剂存储罐、消毒接触反应池和控制装置，消毒药剂存储罐和消毒接触反应池之间通过药剂输送管道连接，在消毒药剂存储罐上设置消毒药剂液位计，在所述药剂输送管道上沿消毒药剂存储罐向消毒接触反应池方向上依次设置消毒药剂流量计、比例阀，在消毒接触反应池的出水管道上设置出水口流量计；

所述的消毒药剂液位计、消毒药剂流量计、比例阀以及出水流量计均与控制装置连接。

2.如权利要求1所述的污水处理厂药剂投加控制系统，其特征在于：所述的控制装置包括计算机和PLC控制箱；

所述的消毒药剂液位计、消毒药剂流量计、出水流量计以及计算机分别与PLC控制箱的输入端连接，所述的比例阀与PLC控制箱的输出端连接。

3.如权利要求2所述的污水处理厂药剂投加控制系统，其特征在于：还包括设置在消毒药剂存储罐和消毒药剂流量计之间的手动总球阀。

4.如权利要求3所述的污水处理厂药剂投加控制系统，其特征在于：还包括备用手动球阀和检修手动球阀，所述消毒药剂流量计分别和比例阀、备用手动球阀连接，所述比例阀与检修手动球阀连接，消毒接触反应池分别与备用手动球阀和检修手动球阀连接。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的污水处理厂药剂投加控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

所述的出水流量计将出水流量大小Q输入至控制装置；

所述控制装置根据出水流量大小Q计算以及预先设置的万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加消毒药剂量q；

所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述计算出的投加消毒药剂量q，选取一个投加消毒药剂量的固定值；

相应地，所述控制装置根据所需投加消毒药剂量q和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小，具体为：

所述控制装置根据所述投加消毒药剂量的固定值和所述消毒药剂流量计流量大小Q1进行比较，控制所述比例阀开度K的大小。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制装置中的PLC控制箱为PID控制器，所述的所需投加消毒药剂量q的计算过程包括：

利用计算模型，对所述出水流量大小Q计算和预先设置的万吨水所投加的药单耗量L进行计算，得到投加消毒药剂量q；

在计算过程中，利用所述PLC控制箱进行PID调试，调节PID参数。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述的计算机上设置有手动和自动投加状态；

在自动状态下，根据所述出水流量计的流量大小Q和万吨水所投加的药单耗量L，计算所需投加药剂量q；

在手动状态下，所需投加药剂量q是固定量。