CN112875830A - 一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及控制系统，属于化学水处理技术领域。其中，控制方法包括：检测二级反渗透系统入口的pH值；将pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；将pH差值与预设pH差值进行比较；根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或调整加碱计量泵的输出频率，以使得二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。本发明的控制方法可实现对二级反渗透系统入口pH值的自动控制，控制过程简单，并可以减少运行人员的操作量。

Description

一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及系统

技术领域

本发明属于化学水处理技术领域，具体涉及一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统。

背景技术

在二级反渗透处理过程中，溶解二氧化碳的存在使得产水的pH值较低，并且会进一步导致EDI的除盐效率降低，最终产水电导率升高。因此，基于该问题，目前通过在二级反渗透入口处加碱调节pH值在合适的范围内使得溶解二氧化碳转化为碳酸根与碳酸氢根离子，有利于去除二氧化碳。但是，一方面，目前二级反渗透入口pH值的控制方法多以手动控制居多，手动控制加碱计量泵的频率，进而控制计量泵的加药速率，这样会造成运行人员操作频繁，耗费大量操作精力。另一方面，碱计量泵所在位置与二级反渗透入口pH加药点距离较远，加药管线长达数十米，因此pH值控制属于一种非线性、大迟滞、难以单维控制的系统，很难建立运算精确的数学模型。目前典型的算法有常规PID、神经网络PID控制等方式，但是上述算法不仅复杂，还较难实现对目标值的准确控制。

因此，针对上述技术问题，有必要提出一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及控制系统，以实现对二级反渗透系统入口pH值的自动控制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及控制系统。

本发明的一方面，提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，包括：

检测二级反渗透系统入口的pH值；

将所述pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；

将所述pH差值与预设pH差值进行比较；

根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或调整所述加碱计量泵的输出频率，以使得所述二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

可选的，所述检测二级反渗透系统入口的pH值，包括：

每间隔预设时间段检测一次二级反渗透系统入口的pH值。

可选的，根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或对所述加碱计量泵的频率进行调整后输出，包括：

响应于所述pH差值小于所述预设pH差值时，将所述加碱计量泵按预设频率输出；或者，

响应于所述pH差值大于所述预设pH差值时，调整所述加碱计量泵的输出频率。

可选的，所述对所述加碱计量泵的频率进行调整后输出，包括：

将所述pH值与第一预设pH值进行比较，若所述pH值大于所述第一预设pH值，则减少所述加碱计量泵的输出频率；或者，

将所述pH值与第二预设pH值进行比较，若所述pH值小于所述第二预设pH值，则增加所述加碱计量泵的输出频率。

可选的，所述第一预设pH值的范围为8.35～8.45；和/或，

所述第二预设pH值的范围为8.15～8.25；和/或，

所述预设pH值的范围为8.25～8.35；和/或，

所述预设pH差值范围为0.05～0.15。

本发明的另一方面，提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，包括：检测模块、运算模块、第一比较模块、输出模块以及调整模块，所述检测模块的输出端与所述运算模块的输入端连接，所述运算模块的输出端与所述第一比较模块的输入端连接，所述第一比较模块的输出端分别与输出模块以及所述调整模块连接；其中，

所述检测模块，用于检测二级反渗透系统入口的pH值；

所述运算模块，用于将所述pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；

所述第一比较模块，用于将所述pH差值与预设pH差值进行比较；

所述输出模块，用于根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出；或者，

所述调整模块，用于根据比较结果调整所述加碱计量泵的输出频率，以使得所述二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

可选的，所述控制系统还包括与所述检测模块连接的计时模块，其中，

所述计时模块，用于每间隔预设时间段对所述检测模块发出检测指令。

可选的，响应于所述pH差值小于所述预设pH差值时，所述输出模块将所述加碱计量泵按预设频率输出；或者，

响应于所述pH差值大于所述预设pH差值时，所述调整模块调整所述加碱计量泵的输出频率。

可选的，所述调整模块包括第二比较模块以及与所述第二比较模块连接的第一调整子模块；其中，

所述第二比较模块，用于将所述pH值与第一预设pH值进行比较；

响应于所述pH值大于所述第一预设pH值时，所述第一调整子模块减少所述加碱计量泵的输出频率。

可选的，所述调整模块还包括第三比较模块以及与所述第三比较模块连接的第二调整子模块；其中，

所述第三比较模块，用于将所述pH值与第二预设pH值进行比较；

响应于所述pH值小于所述第二预设pH值时，所述第二调整子模块增加所述加碱计量泵的输出频率。

本发明提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，包括：检测二级反渗透系统入口的pH值；将pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；将pH差值与预设pH差值进行比较；根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或调整加碱计量泵的输出频率，以使得二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。本发明的控制方法可实现对二级反渗透系统入口pH值的自动控制，控制过程简单，并可以减少运行人员的操作量。

附图说明

图1为本发明一实施例的二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法的流程框图；

图2为本发明另一实施例的二级反渗透系统中碳酸的电离度与水中pH值的关系示意图；

图3为本发明另一实施例的二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

除非另外具体说明，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序。

如图1所示，本发明的一方面，提供一种二级反渗透系统人口pH值的自动控制方法S100，具体包括步骤S110～S140：

S110、检测二级反渗透系统入口的pH值。

具体的，每间隔预设时间段检测一次二级反渗透系统入口的pH值，即每隔预设时间内检测一次加碱后二级反渗透系统入口的当前pH值。

需要说明的是，本实施例对于预设时间间隔不作具体限定，例如，每隔4分钟、5分钟或6分钟检测一次当前pH值，只要能保证最终水中的pH值维持在一定区间即可。本实施例考虑到加碱后系统的大时滞，选择大约每5分钟进行一次检测比较，满足响应时间及精度要求，可根据不同的加药管线长度，加碱计量泵的流量，计量箱溶液的浓度进行相应设置。

S120、将pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值。

具体的，如图2所示，具体给出了二级反渗透系统中碳酸的电离度与水中pH值的关系，当pH值升高至8.3附近时，溶解二氧化碳已全部转化为离子，效果已接近最佳。若继续升高pH，容易造成浓测结垢，pH应控制在8.3附近最佳。因此，本实施例预设pH值的范围为8.25～8.35，例如，将预设pH值设置为8.3。

S130、将pH差值与预设pH差值进行比较。

具体的，本实施例将预设pH差值范围设置为0.05～0.15，例如，将其设置为0.1。也就是说，将步骤S120中得到的pH差值与0.1进行比较。

S140、根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或调整加碱计量泵的输出频率，以使得二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

具体的，响应于pH差值小于预设pH差值时，将加碱计量泵按预设频率输出，即步骤S120中得到的pH差值小于0.1时，说明当前pH值在8.3左右，符合要求，则直接按加碱计量泵的预设频率输出即可。

应当理解的是，响应于pH差值大于预设pH差值时，需要调整加碱计量泵的输出频率。具体调整过程如下：将步骤S110中测试的当前pH值与第一预设pH值进行比较，若pH值大于第一预设pH值，则减少加碱计量泵的输出频率。或者，将步骤S110中测试的当前pH值与第二预设pH值进行比较，若pH值小于第二预设pH值，则增加加碱计量泵的输出频率。也就是说，pH差值大于0.1时，需要将当前pH值与第一预设pH值以及第二预设pH值做进一步比较，根据比较结果来判断需要将计量泵的频率减少或者增加。

需要说明的是，本示例将第一预设pH值的范围设置为8.35～8.45，例如：8.4，该pH值相当于一个pH的高限值。另外，将第二预设pH值的范围设置为8.15～8.25，例如：8.2，该pH值相当于一个pH的低限值。

进一步需要说明的是，为了避免超调，本实施例将频率调整的幅度设定为1Hz，也就是说，每次只调节加碱计量泵的频率1Hz，以避免超调导致水中pH值不稳定。

具体的，本实施例对于二级反渗透系统入口pH值的控制过程如下：每隔几分钟检测一次加碱后的实际pH值，并将加碱后实测pH值与目标pH值进行一次比较，当两者差值符合要求时，直接按加碱计量泵的预设频率输出。当两者差值不符合要求时，进一步比较实测pH值与预设pH值，即当实测pH值低于低限时(第二预设pH值)，将加碱计量泵的频率增加1Hz，当pH值高于高限(第一预设pH值)，则将加碱计量泵的频率减少1Hz。

针对二级反渗透入口pH数值变化较为平缓的特点，本发明开发出一个简单的与目标值进行比较并修正的控制系统，经实际运行检验，二级反渗透入口母管的pH值会根据水温、水质等条件的影响在5.0-6.0间缓慢波动，使用本发明的pH值自动控制方法后，二级反渗透进水pH准确控制在8.2～8.4之间，现场工作人员在自动控制的同时也可手动进行修正，将二级反渗透入口的pH值维持在8.3附近。

本实施例的控制方法可采用PLC上位机的控制方式，通过调节加碱计量泵频率进而实现控制pH值，pH值采取连续在线取样的方式，模拟量送入PLC，控制方法简单，其具体控制系统可参考图3所示，逻辑中增加自动调节功能块。

如图3所示，本发明的另一方面，提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统200，包括：检测模块210、运算模块220、第一比较模块230、输出模块240以及调整模块250，检测模块210的输出端与运算模块220的输入端连接，运算模块220的输出端与第一比较模块230的输入端连接，第一比较模块230的输出端分别与输出模块240以及调整模块250连接。其中，检测模块210，用于检测二级反渗透系统入口的pH值。运算模块220，用于将pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值。第一比较模块230，用于将pH差值与预设pH差值进行比较。输出模块240，用于根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出。或者，调整模块250，用于根据比较结果调整加碱计量泵的输出频率，以使得二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

具体的，本实施例的控制系统200还包括与检测模块210连接的计时模块260，其中，该计时模块260，用于每间隔预设时间段对检测模块210发出检测指令。

需要说明的是，本实施例对于预设时间间隔不作具体限定，例如，每隔4分钟、5分钟或6分钟检测一次当前pH值，只要能保证最终水中的pH值维持在一定区间即可。本实施例考虑到加碱后系统的大时滞，选择大约每5分钟进行一次检测比较，满足响应时间及精度要求，可根据不同的加药管线长度，加碱计量泵的流量，计量箱溶液的浓度进行相应设置。

进一步的，如图3所示，本实施例的运算模块220包括减法模块221和绝对值模块222，其中，减法模块221的输入端与检测模块210的输出端连接，减法模块221的输出端与绝对值模块222的输入端连接，其中，减法模块221用于将pH值与预设pH值做减法运算，而绝对值模块222用于将减法运算的结果进行绝对值处理，以得到pH差值。

请一并结合图2所示，给出了二级反渗透系统中碳酸的电离度与水中pH值的关系，当pH值升高至8.3附近时，溶解二氧化碳已全部转化为离子，效果已接近最佳。若继续升高pH，容易造成浓测结垢，pH应控制在8.3附近最佳。因此，本实施例预设pH值的范围为8.25～8.35，例如，将预设pH值设置为8.3。

进一步的，如图3所示，响应于pH差值小于预设pH差值时，输出模块240将加碱计量泵按预设频率输出；或者，响应于pH差值大于预设pH差值时，调整模块250调整加碱计量泵的输出频率。

需要说明的是，本实施例将预设pH差值的范围设置为0.05～0.15，例如，将其设置为0.1。

可选的，如图3所示，本实施例的调整模块250包括第二比较模块251以及与第二比较模块251连接的第一调整子模块252、第三比较模块253以及与第三比较模块253连接的第二调整子模块254。其中，第二比较模块251，用于将pH值与第一预设pH值进行比较，响应于pH值大于第一预设pH值时，第一调整子模块252减少加碱计量泵的输出频率。第三比较模块253，用于将pH值与第二预设pH值进行比较，响应于pH值小于第二预设pH值时，第二调整子模块254增加加碱计量泵的输出频率。也就是说，pH差值大于0.1时，调整模块将当前pH值与第一预设pH值以及第二预设pH值做进一步比较，根据比较结果来判断需要将计量泵的频率减少或者增加。

进一步需要说明的是，为了避免超调，本实施例将第一调整子模块以及第二调整子模块的频率调整的幅度设定为1Hz，也就是说，每次只调节加碱计量泵的频率1Hz，以避免超调导致水中pH值不稳定。

需要说明的是，本实施例的控制系统可采用基于PLC上位机的方式实现，通过调节加碱计量泵频率进而实现控制pH值，pH值采取连续在线取样的方式，模拟量送入PLC，控制系统的逻辑中增加自动调节功能块，有效降低运行人员的操作量。

针对二级反渗透入口pH数值变化较为平缓的特点，本发明开发出一个简单的与目标值进行比较并修正的控制系统，经实际运行检验，二级反渗透入口母管的pH值会根据水温、水质等条件的影响在5.0-6.0间缓慢波动，投入本发明的pH值自动控制系统后，二级反渗透进水pH准确控制在8.2～8.4之间，现场工作人员在自动控制的同时也可手动进行修正，将二级反渗透入口的pH值维持在8.3附近。

本发明提供一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法及控制系统，相对于现有技术而言，本发明的控制方法及控制系统经实际运行检验，二级反渗透入口母管的pH值会根据水温、水质等条件的影响在5.0-6.0间缓慢波动，投入pH值自动控制系统后，二级反渗透进水pH准确控制在8.2～8.4之间，可实现二级反渗透系统入口pH值的自动控制，控制过程简单，提高脱盐率，降低浓测结垢，减少操作量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，其特征在于，包括：

检测二级反渗透系统入口的pH值；

将所述pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；

将所述pH差值与预设pH差值进行比较；

根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或调整所述加碱计量泵的输出频率，以使得所述二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

2.根据权利要求1所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，其特征在于，所述检测二级反渗透系统入口的pH值，包括：

每间隔预设时间段检测一次二级反渗透系统入口的pH值。

3.根据权利要求1所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，其特征在于，根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出或对所述加碱计量泵的频率进行调整后输出，包括：

响应于所述pH差值小于所述预设pH差值时，将所述加碱计量泵按预设频率输出；或者，

响应于所述pH差值大于所述预设pH差值时，调整所述加碱计量泵的输出频率。

4.根据权利要求3所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，其特征在于，所述对所述加碱计量泵的频率进行调整后输出，包括：

将所述pH值与第一预设pH值进行比较，若所述pH值大于所述第一预设pH值，则减少所述加碱计量泵的输出频率；或者，

将所述pH值与第二预设pH值进行比较，若所述pH值小于所述第二预设pH值，则增加所述加碱计量泵的输出频率。

5.根据权利要求4所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制方法，其特征在于，所述第一预设pH值的范围为8.35～8.45；和/或，

所述第二预设pH值的范围为8.15～8.25；和/或，

所述预设pH值的范围为8.25～8.35；和/或，

所述预设pH差值范围为0.05～0.15。

6.一种二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，其特征在于，包括：检测模块、运算模块、第一比较模块、输出模块以及调整模块，所述检测模块的输出端与所述运算模块的输入端连接，所述运算模块的输出端与所述第一比较模块的输入端连接，所述第一比较模块的输出端分别与输出模块以及所述调整模块连接；其中，

所述检测模块，用于检测二级反渗透系统人口的pH值；

所述运算模块，用于将所述pH值与预设pH值做减法运算，并取运算结果的绝对值，以得到pH差值；

所述第一比较模块，用于将所述pH差值与预设pH差值进行比较；

所述输出模块，用于根据比较结果将加碱计量泵按预设频率输出；或者，

所述调整模块，用于根据比较结果调整所述加碱计量泵的输出频率，以使得所述二级反渗透系统入口pH值维持在预设区间。

7.根据权利要求6所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括与所述检测模块连接的计时模块，其中，

所述计时模块，用于每间隔预设时间段对所述检测模块发出检测指令。

8.根据权利要求6所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，其特征在于，响应于所述pH差值小于所述预设pH差值时，所述输出模块将所述加碱计量泵按预设频率输出；或者，

响应于所述pH差值大于所述预设pH差值时，所述调整模块调整所述加碱计量泵的输出频率。

9.根据权利要求8所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，其特征在于，所述调整模块包括第二比较模块以及与所述第二比较模块连接的第一调整子模块；其中，

所述第二比较模块，用于将所述pH值与第一预设pH值进行比较；

响应于所述pH值大于所述第一预设pH值时，所述第一调整子模块减少所述加碱计量泵的输出频率。

10.根据权利要求9所述的二级反渗透系统入口pH值的自动控制系统，其特征在于，所述调整模块还包括第三比较模块以及与所述第三比较模块连接的第二调整子模块；其中，

所述第三比较模块，用于将所述pH值与第二预设pH值进行比较；

响应于所述pH值小于所述第二预设pH值时，所述第二调整子模块增加所述加碱计量泵的输出频率。

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