CN111348786A - 一种废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法，包括前馈水量补偿模块、第一加药泵流量控制模块、第二加药泵流量控制模块、氢氧根碱度反馈控制模块、pH控制模块、碳酸根碱度反馈控制模块、设置于除镁反应单元入口处的进水流量计、设置于除镁反应单元与除钙反应单元之间管路上的pH监测仪、设置于澄清单元出口处的在线碱度监测仪、用于控制碱液加药泵的第一变频器以及用于控制碳酸钠加药泵的第二变频器，该系统及方法能够根据出水碳酸根碱度和氢氧根碱度的实时变化以及进水流量的波动情况，及时反馈调整氢氧化钠/石灰碱液和碳酸钠的加药量，以稳定控制软化出水钙离子硬度及镁离子硬度。

Description

一种废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，涉及一种废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法。

背景技术

随着我国环境问题的日益凸显和国家环境排放标准的日趋严格，越来越多的火电厂要求实现废水深度处理回用甚至零排放，其中尤其以脱硫废水和循环水排污水的治理为重点。由于脱硫废水、循环水排污水通常硬度较高，含有大量易结垢的钙、镁离子，在深度处理回用时，为防止后续膜浓缩系统结垢，一般需要采用石灰-碳酸钠或氢氧化钠-碳酸钠药剂进行软化预处理。软化过程主要发生以下两个核心反应：

Mg²⁺+2OH^-→Mg(OH)₂↓

Ca²⁺+CO₃ ^2-→CaCO₃↓

软化效果的好坏直接决定了后续膜浓缩系统乃至整个深度处理系统的运行稳定性和可靠性。从大量已投运脱硫废水零排放和循环水深度处理工程来看，由于水量水质波动、加药精度不够等原因造成软化预处理系统普遍存在出水钙、镁离子硬度难以稳定控制的问题，个别工程甚至由于软化预处理系统运行效果不好导致整体系统长期停运。

为保证软化预处理系统的出水钙、镁离子尽可能维持稳定，一些电厂采取了过量投加氢氧化钠和碳酸钠药剂的方法，不仅造成这些药剂自身消耗量明显增加，而且后续pH回调还需消耗大量酸液。为此，一些研究者则提出了通过在线测定进水钙、镁离子并前馈控制软化药剂投加量以实现软化预处理系统稳定运行的方案，然而高盐高硬度条件下钙、镁离子的测定误差较大，且加药精度和稳定性仍难以保证。

事实上，由化学平衡原理知，沉淀在溶液中达到沉淀溶解平衡状态时，参与沉淀的各离子离子浓度幂的乘积为一个常数，这个常数称之为溶度积常数，以碳酸钙沉淀为例，其浓度积计算公式为：

式中，C(Ca²⁺)为钙离子摩尔浓度，

为碳酸根摩尔浓度，

为碳酸钙的离子浓度积常数。

据此，一定条件下溶液中的钙离子浓度为：

由此可知，溶液中的钙离子浓度与碳酸根浓度呈负相关性。在不同高盐复杂废水体系中，由于同离子效应和盐效应的存在，

相差很大且难以测定，但是钙离子浓度与碳酸根浓度的负相关性却是始终存在的。因此，在实际操作中，可通过调试或实验确定碳酸根浓度维持在某一合理过量范围内，从而间接调控钙离子硬度维持在所期望的某一较低水平；同样地，可通过控制氢氧根浓度的过量程度间接调控出水镁离子硬度。已有工程实践表明，单纯通过调节pH来控制出水镁离子硬度容易导致碱液投加过量和pH震荡幅度过大。

由水质分析化学知，一般溶液中的碱度通常由氢氧根、碳酸根和重碳酸根三部分组成，可通过滴定或在线电位滴定的方法测定，测定过程较钙、镁离子硬度的测定更为简单、可靠和稳定。在工程应用中，废水中的碳酸根浓度可近似认为等于碳酸根碱度，氢氧根浓度可近似认为等于氢氧根碱度。因此，通过监测、调控软化预处理系统出水碱度间接调控出水钙镁离子硬度，其可靠性、稳定性大大提高的同时还具有操作简单便捷的优点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法，该系统及方法能够根据出水碳酸根碱度和氢氧根碱度的实时变化以及进水流量的波动情况，及时反馈调整氢氧化钠/石灰碱液和碳酸钠的加药量，以稳定控制软化出水钙离子硬度及镁离子硬度，避免药剂投加过量造成浪费或投加不足影响出水水质。

为达到上述目的，本发明所述的废水软化预处理系统自动加药控制装置，废水软化预处理系统包括依次相连通的除镁反应单元、除钙反应单元以及澄清单元，其中，除镁反应单元的加药口连通有碱液加药泵，除钙反应单元的加药口连通有碳酸钠加药泵，碱液加药泵的入口连通有碱液贮存箱，碳酸钠加药泵的入口连通有碳酸钠溶液箱；

该控制装置包括前馈水量补偿模块、第一加药泵流量控制模块、第二加药泵流量控制模块、氢氧根碱度反馈控制模块、pH控制模块、碳酸根碱度反馈控制模块、设置于除镁反应单元入口处的进水流量计、设置于除镁反应单元与除钙反应单元之间管路上的pH监测仪、设置于澄清单元出口处的在线碱度监测仪、用于控制碱液加药泵的第一变频器以及用于控制碳酸钠加药泵的第二变频器；

进水流量计的输出端与前馈水量补偿模块的输入端相连接，前馈水量补偿模块的输出端与第一加药泵流量控制模块的输入端及第二加药泵流量控制模块的输入端相连接；

氢氧根碱度反馈控制模块的输入端与在线碱度监测仪的一个输出端相连接，氢氧根碱度反馈控制模块的输出端与第一加药泵流量控制模块的输入端相连接，pH监测仪的输出端与pH控制模块的输入端相连接，pH控制模块的输出端与第一加药泵流量控制模块的输入端相连接，第一加药泵流量控制模块的输出端与第一变频器的控制端相连接；

碳酸根碱度反馈控制模块的输入端与在线碱度监测仪的另一个输出端相连接，碳酸根碱度反馈控制模块的输出端与第二加药泵流量控制模块的输入端相连接，第二加药泵流量控制模块的输出端与第二变频器的控制端相连接。

本发明所述的废水软化预处理系统自动加药控制方法包括镁离子硬度控制及钙离子硬度控制；

镁离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元出水镁离子硬度维持在预设镁离子硬度范围内时所需的氢氧根碱度最佳值OP_st,镁及所能容忍的氢氧根碱度上限值OP_镁,上限及氢氧根碱度下限值OP_镁,下限；

氢氧根碱度反馈控制模块根据在线碱度监测仪检测得到的澄清单元出水氢氧根碱度的当前值OP_镁(t)与设定值OP_st,镁之间的差值，得到当前控制周期内碱液加药泵的加药流量Q₁(t)为：

Q₁(t)＝Q_1,t-1+ΔQ₁₁(t) (1)

其中，Q_1,t-1为上一个控制周期碱液加药泵的加药流量，ΔQ₁₁(t)为当前控制周期碱液加药泵的加药增量，其中，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁(t)-OP_st，镁] (2)

其中，k₁为碱液加药系数；

当OP_镁(t)＞OP_镁，上限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁，上限-OP_镁，下限] (3)

当OP_镁(t)＜OP_镁，下限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁，下限-OP_镁，上限] (4)

与此同时，前馈水量补偿模块通过进水流量计检测进水流量，当进水水量的变化幅度超出预设值F_st时，则计算前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)，然后第一加药泵流量控制模块控制第一变频器，使得碱液加药泵的加药流量增量为ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)，当进水水量变化幅度没有超出预设值F_st时，则第一加药泵流量控制模块控制第一变频器，使得碱液加药泵的加药流量增量为ΔQ₁₁(t)，其中，前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)的表达式为：

其中，q_t为当前控制周期内进水流量的算术平均值，q_t-1为上一控制周期内进水流量的平均值；

与此同时，预设除镁反应单元出水pH的保护性下限值pH_st，pH控制模块通过pH监测仪检测除镁反应单元出水的当前pH值pH₁，当pH₁＜pH_st，则计算pH强化反馈补偿ΔQ₁₃(t)，并通过第一加药泵流量控制模块控制第一变频器，将碱液加药泵的加药流量增量提高至ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)+ΔQ₁₃(t)，ΔQ₁₃(t)的表达式为：

ΔQ₁₃(t)＝-k₁[OP_镁，下限-OP_镁，上限] (6)

钙离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元出水钙离子维持在预设水钙离子范围内时所需的碳酸根碱度最佳值OP_st，钙及所能容忍的碳酸根碱度上限值OP_钙，上限和碳酸根碱度下限值OP_钙，下限，碳酸根碱度反馈控制模块根据在线碱度监测仪检测得到的澄清单元出水的碳酸根碱度当前值OP_钙(t)与OP_st，钙之间的差值，计算当前控制周期碳酸钠加药泵的加药流量Q₂(t)：

Q₂(t)＝Q_2，t-1+ΔQ₂₁(t) (7)

其中，Q_2，t-1为上一个控制周期碳酸钠加药泵的加药流量，ΔQ₂₁(t)为当前控制周期碳酸钠加药泵的加药增量，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙(t)-OP_st，钙] (8)

其中，k₂为碳酸钠加药系数；

当OP_钙(t)＞OP_钙，上限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙，上限-OP_钙，下限] (9)

当OP_钙(t)＜OP_钙，下限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙，下限-OP_钙，上限] (10)

与此同时，前馈水量补偿模块通过进水流量计采集进水流量，当进水流量在控制周期内的变化幅度超出预设值F_st时，则计算进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)，再通过第二加药泵流量控制模块控制第二变频器，使得碳酸钠加药泵的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)+ΔQ₂₂(t)，当进水流量在控制周期内的变化幅度没有超出预设值F_st时，则通过第二加药泵流量控制模块控制第二变频器，使得碳酸钠加药泵的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)，其中，进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)的表达式为：

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的废水软化预处理系统自动加药控制系统及方法在具体操作时，根据澄清单元出水氢氧根碱度、进水流量计检测得到的进水流量以及除镁反应单元出水的当前pH值控制碱液加药泵的加药流量；根据澄清单元出水的碳酸根碱度当前值OP_钙(t)以及进水流量计采集得到的进水流量控制碳酸钠加药泵的加药流量，以实现根据出水碳酸根碱度和氢氧根碱度的实时变化以及进水流量的波动情况，及时反馈调整氢氧化钠/石灰碱液和碳酸钠的加药量，从而达到稳定控制软化出水钙离子硬度及镁离子硬度的目的，避免药剂投加过量造成浪费或投加不足影响出水水质。

附图说明

图1为本发明的结构图；

1为除镁反应单元、2为除钙反应单元、3为澄清单元、4为碱液贮存箱、5为碱液加药泵、6为碳酸钠加药泵、7为碳酸钠溶液箱、81为进水流量计、82为pH监测仪、83为在线碱度监测仪、9为第一变频器、10为第二变频器、111为第一加药泵流量控制模块、112为pH控制模块、113为第二加药泵流量控制模块、114为氢氧根碱度反馈控制模块、115为碳酸根碱度反馈控制模块、116为前馈水量补偿模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的废水软化预处理系统自动加药控制装置废水软化预处理系统包括依次相连通的除镁反应单元1、除钙反应单元2以及澄清单元3，其中，除镁反应单元1的加药口连通有碱液加药泵5，除钙反应单元2的加药口连通有碳酸钠加药泵6，碱液加药泵5的入口连通有碱液贮存箱4，碳酸钠加药泵6的入口连通有碳酸钠溶液箱7；该控制装置包括前馈水量补偿模块116、第一加药泵流量控制模块111、第二加药泵流量控制模块113、氢氧根碱度反馈控制模块114、第一加药泵流量控制模块111、pH控制模块112、碳酸根碱度反馈控制模块115、设置于除镁反应单元1入口处的进水流量计81、设置于除镁反应单元1与除钙反应单元2之间管路上的pH监测仪82、设置于澄清单元3出口处的在线碱度监测仪83、用于控制碱液加药泵5的第一变频器9以及用于控制碳酸钠加药泵6的第二变频器10；

进水流量计81的输出端与前馈水量补偿模块116的输入端相连接，前馈水量补偿模块116的输出端与第一加药泵流量控制模块111的输入端及第二加药泵流量控制模块113的输入端相连接；氢氧根碱度反馈控制模块114的输入端与在线碱度监测仪83的一个输出端相连接，氢氧根碱度反馈控制模块114的输出端与第一加药泵流量控制模块111的输入端相连接，pH监测仪82的输出端与pH控制模块112的输入端相连接，pH控制模块112的输出端与第一加药泵流量控制模块111的输入端相连接，第一加药泵流量控制模块111的输出端与第一变频器9的控制端相连接；碳酸根碱度反馈控制模块115的输入端与在线碱度监测仪83的另一个输出端相连接，碳酸根碱度反馈控制模块115的输出端与第二加药泵流量控制模块113的输入端相连接，第二加药泵流量控制模块113的输出端与第二变频器10的控制端相连接。

本发明所述的废水软化预处理系统自动加药控制方法包括镁离子硬度控制及钙离子硬度控制；

镁离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元3出水镁离子硬度维持在预设镁离子硬度范围内时所需的氢氧根碱度最佳值OP_st，镁及所能容忍的氢氧根碱度上限值OP_镁，上限及氢氧根碱度下限值OP_镁，下限；

氢氧根碱度反馈控制模块114根据在线碱度监测仪83检测得到的澄清单元3出水氢氧根碱度的当前值OP_镁(t)与设定值OP_st，镁之间的差值，得当前控制周期内碱液加药泵5的加药流量Q₁(t)为：

Q₁(t)＝Q_1，t-1+ΔQ₁₁(t) (1)

其中，Q_1，t-1为上一个控制周期碱液加药泵5的加药流量，ΔQ₁₁(t)为当前控制周期碱液加药泵5的加药增量，其中，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁(t)-OP_st，镁] (2)

其中，k₁为碱液加药系数；

当OP_镁(t)＞OP_镁，上限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁，上限-OP_镁，下限] (3)

当OP_镁(t)＜OP_镁，下限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁，下限-OP_镁，上限] (4)

与此同时，前馈水量补偿模块116通过进水流量计81检测进水流量，当进水水量的变化幅度超出预设值F_st时，则计算前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)，然后第一加药泵流量控制模块111控制第一变频器9，使得碱液加药泵5的加药流量增量为ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)，当进水水量变化幅度没有超出预设值F_st时，则第一加药泵流量控制模块111控制第一变频器9，使得碱液加药泵5的加药流量增量为ΔQ₁₁(t)，其中，前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)的表达式为：

其中，q_t为当前控制周期内进水流量的算术平均值，q_t-1为上一控制周期内进水流量的平均值；

与此同时，预设除镁反应单元1出水pH的保护性下限值pH_st，pH控制模块112通过pH监测仪82检测除镁反应单元1出水的当前pH值pH₁，当pH₁＜pH_st，则计算pH强化反馈补偿ΔQ₁₃(t)，并通过第一加药泵流量控制模块111控制第一变频器9，将碱液加药泵5的加药流量增量提高至ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)+ΔQ₁₃(t)，ΔQ₁₃(t)的表达式为：

ΔQ₁₃(t)＝-k₁[OP_镁，下限-OP_镁，上限] (6)

钙离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元3出水钙离子硬度维持在预设钙离子硬度范围内时所需的碳酸根碱度最佳值OP_st，钙及所能容忍的碳酸根碱度上限值OP_钙，上限和碳酸根碱度下限值OP_钙，下限，碳酸根碱度反馈控制模块115根据在线碱度监测仪83检测得到的澄清单元3出水的碳酸根碱度当前值OP_钙(t)与OP_st，钙之间的差值，计算当前控制周期碳酸钠加药泵6的加药流量Q₂(t)：

Q₂(t)＝Q_2，t-1+ΔQ₂₁(t) (7)

其中，Q_2，t-1为上一个控制周期碳酸钠加药泵6的加药流量，ΔQ₂₁(t)为当前控制周期碳酸钠加药泵6的加药增量，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙(t)-OP_st，钙] (8)

其中，k₂为碳酸钠加药系数；

当OP_钙(t)＞OP_钙，上限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙，上限-OP_钙，下限] (9)

当OP_钙(t)＜OP_钙，下限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙，下限-OP_钙，上限] (10)

与此同时，前馈水量补偿模块116通过进水流量计81采集进水流量，当进水流量在控制周期内的变化幅度超出预设值F_st时，则计算进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)，再通过第二加药泵流量控制模块113控制第二变频器10，使得碳酸钠加药泵6的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)+ΔQ₂₂(t)，当进水流量在控制周期内的变化幅度没有超出预设值F_st时，则通过第二加药泵流量控制模块113控制第二变频器10，使得碳酸钠加药泵6的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)，其中，进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)的表达式为：

需要说明的是，本发明以氢氧根碱度、碳酸根碱度主反馈控制为主，实现软化预处理系统软化药剂投加的自动化调控，较直接监控出水钙、镁离子硬度来反馈控制加药量的做法具有抗水质冲击负荷能力强、监测简单灵活等特点；同时，本发明根据出水碱度的变化情况实际上设置有弱反馈和强反馈两种控制方法，能够较快适应水质的大幅波动。

另外，通过前馈水量补偿模块116快速响应来水水量的波动变化，从而稳定保障软化预处理系统的出水水质稳定。

最后需要说明的是，本发明无需测定来水中的难以准确检测的高浓度钙、镁离子含量，克服了前馈控制碱液和碳酸钠溶液投加精度难以准确保障的缺点。同时，还可根据需要设置出水钙离子硬度、镁离子硬度及pH监测仪表，但其数据仅作为其运行参考数据，不参与控制，并可作为判断检测自动加药控制系统运行状态的验证或对照依据，便于运行人员及时发现、检修相关故障仪表。

Claims (2)

1.一种废水软化预处理系统自动加药控制装置，其特征在于，废水软化预处理系统包括依次相连通的除镁反应单元(1)、除钙反应单元(2)以及澄清单元(3)，其中，除镁反应单元(1)的加药口连通有碱液加药泵(5)，除钙反应单元(2)的加药口连通有碳酸钠加药泵(6)，碱液加药泵(5)的入口连通有碱液贮存箱(4)，碳酸钠加药泵(6)的入口连通有碳酸钠溶液箱(7)；

该控制装置包括前馈水量补偿模块(116)、第一加药泵流量控制模块(111)、第二加药泵流量控制模块(113)、氢氧根碱度反馈控制模块(114)、pH控制模块(112)、碳酸根碱度反馈控制模块(115)、设置于除镁反应单元(1)入口处的进水流量计(81)、设置于除镁反应单元(1)与除钙反应单元(2)之间管路上的pH监测仪(82)、设置于澄清单元(3)出口处的在线碱度监测仪(83)、用于控制碱液加药泵(5)的第一变频器(9)以及用于控制碳酸钠加药泵(6)的第二变频器(10)；

进水流量计(81)的输出端与前馈水量补偿模块(116)的输入端相连接，前馈水量补偿模块(116)的输出端与第一加药泵流量控制模块(111)的输入端及第二加药泵流量控制模块(113)的输入端相连接；

氢氧根碱度反馈控制模块(114)的输入端与在线碱度监测仪(83)的一个输出端相连接，氢氧根碱度反馈控制模块(114)的输出端与第一加药泵流量控制模块(111)的输入端相连接，pH监测仪(82)的输出端与pH控制模块(112)的输入端相连接，pH控制模块(112)的输出端与第一加药泵流量控制模块(111)的输入端相连接，第一加药泵流量控制模块(111)的输出端与第一变频器(9)的控制端相连接；

碳酸根碱度反馈控制模块(115)的输入端与在线碱度监测仪(83)的另一个输出端相连接，碳酸根碱度反馈控制模块(115)的输出端与第二加药泵流量控制模块(113)的输入端相连接，第二加药泵流量控制模块(113)的输出端与第二变频器(10)的控制端相连接。

2.一种废水软化预处理系统自动加药控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的废水软化预处理系统自动加药控制装置，包括镁离子硬度控制及钙离子硬度控制；

镁离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元(3)出水镁离子硬度维持在预设镁离子硬度范围内时所需的氢氧根碱度最佳值OP_st,镁及所能容忍的氢氧根碱度上限值OP_镁,上限及氢氧根碱度下限值OP_镁,下限；

氢氧根碱度反馈控制模块(114)根据在线碱度监测仪(83)检测得到的澄清单元(3)出水氢氧根碱度的当前值OP_镁(t)与设定值OP_st,镁之间的差值，得出当前控制周期内碱液加药泵(5)的加药流量Q₁(t)为：

Q₁(t)＝Q_1,t-1+ΔQ₁₁(t) (1)

其中，Q_1,t-1为上一个控制周期碱液加药泵(5)的加药流量，ΔQ₁₁(t)为当前控制周期碱液加药泵(5)的加药增量，其中，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁(t)-OP_st,镁] (2)

其中，k₁为碱液加药系数；

当OP_镁(t)>OP_镁,上限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁,上限-OP_镁,下限] (3)

当OP_镁(t)<OP_镁,下限，ΔQ₁₁(t)的表达式为：

ΔQ₁₁(t)＝-k₁[OP_镁,下限-OP_镁,上限] (4)

与此同时，前馈水量补偿模块(116)通过进水流量计(81)检测进水流量，当进水水量的变化幅度超出预设值F_st时，则计算前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)，然后第一加药泵流量控制模块(111)控制第一变频器(9)，使得碱液加药泵(5)的加药流量增量为ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)，当进水水量变化幅度没有超出预设值F_st时，则第一加药泵流量控制模块(111)控制第一变频器(9)，使得碱液加药泵(5)的加药流量增量为ΔQ₁₁(t)；

其中，前馈水量补偿ΔQ₁₂(t)的表达式为：

其中，q_t为当前控制周期内进水流量的算术平均值，q_t-1为上一控制周期内进水流量的平均值；

与此同时，预设除镁反应单元(1)出水pH的保护性下限值pH_st，pH控制模块(112)通过pH监测仪(82)检测除镁反应单元(1)出水的当前pH值pH₁，当pH₁＜pH_st，则计算pH强化反馈补偿ΔQ₁₃(t)，并通过第一加药泵流量控制模块(111)控制第一变频器(9)，将碱液加药泵(5)的加药流量增量提高至ΔQ₁₂(t)+ΔQ₁₁(t)+ΔQ₁₃(t)，ΔQ₁₃(t)的表达式为：

ΔQ₁₃(t)＝-k₁[OP_镁,上限-OP_镁,下限] (6)

钙离子硬度控制的具体过程为：

预设控制澄清单元(3)出水钙离子硬度维持在预设钙离子硬度范围内时所需的碳酸根碱度最佳值OP_sｔ,钙及所能容忍的碳酸根碱度上限值OP_钙,上限和碳酸根碱度下限值OP_钙,下限，碳酸根碱度反馈控制模块(115)根据在线碱度监测仪(83)检测得到的澄清单元(3)出水的碳酸根碱度当前值OP_钙(t)与OP_sｔ,钙之间的差值，计算当前控制周期碳酸钠加药泵(6)的加药流量Q_２(t)：

Q_２(t)＝Q_２,t-1+ΔQ₂₁(t) (7)

其中，Q_2,为上一个控制周期碳酸钠加药泵(6)的加药流量，ΔQ₂₁(t)为当前控制周期碳酸钠加药泵(6)的加药增量，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙(t)-OP_st,钙] (8)

其中，k₂为碳酸钠加药系数；

当OP_钙(t)>OP_钙,上限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙,上限-OP_钙,下限] (9)

当OP_钙(t)<OP_钙,下限，ΔQ₂₁(t)的表达式为：

ΔQ₂₁(t)＝-k₂[OP_钙,下限-OP_钙,上限] (10)

与此同时，前馈水量补偿模块(116)通过进水流量计(81)采集进水流量，当进水流量在控制周期内的变化幅度超出预设值F_st时，则计算进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)，再通过第二加药泵流量控制模块(113)控制第二变频器(10)，使得碳酸钠加药泵(6)的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)+ΔQ₂₂(t)，当进水流量在控制周期内的变化幅度没有超出预设值F_st时，则通过第二加药泵流量控制模块(113)控制第二变频器(10)，使得碳酸钠加药泵(6)的加药流量增量为ΔQ₂₁(t)，其中，进水流量前馈补偿ΔQ₂₂(t)的表达式为：

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