CN114933386A - 一种联合消毒自动控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，公开了一种联合消毒自动控制系统和方法。该系统包括臭氧消毒单元、氯消毒单元和PLC控制子系统，以及任选地包括紫外线消毒单元；所述臭氧消毒单元与所述氯消毒单元连接，任选地，所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元和氯消毒单元依次连接；所述PLC控制子系统与所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元、氯消毒单元分别连接。本发明的系统和方法能够满足不同色度、病原微生物和余氯出水等水质指标，同时解决了水处理过程中无法根据水质、水量的变化自动调整消毒剂投加量的问题，有效保障消毒效果和降低运行成本。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，更具体地，涉及一种联合消毒自动控制系统和方法。
背景技术
城镇污水处理厂进水中含有大量的病原微生物，若未经有效消毒处理，这些病原微生物进入环境后，可通过直接接触、飞沫或气溶胶等途径传播给人畜而产生健康风险，因此，污水处理过程中必须进行消毒处理。2020年初新型冠状病毒引发的疫情在全球范围内爆发，有关部门明确要求各地必须加强医疗污水和城镇污水的监管工作，避免新型冠状病毒通过污水传播扩散。
目前，我国城镇污水处理厂使用的消毒方式主要有次氯酸钠、二氧化氯、臭氧和紫外线等，可单一使用或多种消毒方式组合联用。臭氧具有强氧化性，在水中有较高的氧化还原电位(E0＝2.07eV)，对水中病原微生物和色度均有较好的去除效果，但其运行成本较高，且持久性消毒效果较差，一般需与氯消毒配合使用；紫外线消毒利用紫外线破坏病原微生物体内遗传物质，阻碍微生物繁殖，具有广谱性和占地面积小等优点，但没有持续消毒效果；氯消毒利用溶解在水中的次氯酸中性分子，穿透细胞壁，氧化并破坏细菌的酶系统达到消毒目的，氯消毒具有持续消毒能力、成本低等优点，但氯消毒会产生消毒副产物和出水余氯超标等问题，对生物产生毒性影响。
上述消毒方式各有优缺点，将两种或多种消毒方式组合使用具有较优的消毒效果。然而，多种消毒技术的使用导致出水水质稳定性变差、运行成本增加等问题，此外，消毒剂投加往往依据设计手册和运行人员的经验，难以根据水质、水量波动自动调整，无法实现精确控制。因此，亟需一套联合消毒自动控制系统，能够根据水质、水量实时调控各单元消毒剂投加量的，充分发挥各消毒单元的优势，保障消毒效果、控制出水余氯浓度和降低运行成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种联合消毒自动控制系统和方法。本发明的系统和方法能够满足不同色度、病原微生物和余氯出水等水质指标，同时解决了水处理过程中无法根据水质、水量的变化自动调整消毒剂投加量的问题，有效保障消毒效果和降低运行成本。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种联合消毒自动控制系统，该系统包括臭氧消毒单元、氯消毒单元和PLC控制子系统，以及任选地包括紫外线消毒单元；
所述臭氧消毒单元与所述氯消毒单元连接，任选地，所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元和氯消毒单元依次连接；
所述PLC控制子系统与所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元、氯消毒单元分别连接。
在本发明中，所述PLC控制子系统用于计算臭氧消毒单元、紫外线消毒单元和氯消毒单元的消毒剂投加量和控制消毒剂自动投加，包括供电模块、数据接收、发送模块、数据处理中心和中间继电器。
根据本发明，优选地，该系统还包括与PLC控制子系统连接的智能中央远程控制子系统。
根据本发明，优选地，所述臭氧消毒单元包括：臭氧接触池、第一变频泵、第一电动阀、第一电磁流量计、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪、臭氧发生器、第一气体电动阀、臭氧进气在线监测仪、第二气体电动阀、臭氧尾气在线监测仪、尾气破坏器和第二变频泵；
所述臭氧接触池设置有臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、臭氧进气口和尾气出气口；
所述第一变频泵、第一电动阀、第一电磁流量计、臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪和第二变频泵依次连接；
所述臭氧发生器、第一气体电动阀、臭氧进气在线监测仪和臭氧进气口依次连接；
所述尾气出气口、第二气体电动阀、臭氧尾气在线监测仪和尾气破坏器依次连接；
所述PLC控制子系统与第一电磁流量计、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪、臭氧发生器和臭氧尾气在线监测仪分别连接。
根据本发明，优选地，所述氯消毒单元包括：氯接触池、第三变频泵、第四电磁流量计、次氯酸钠储药罐、计量泵、第四电动阀、第五电磁流量计、水质余氯在线监测仪；
所述氯接触池设置有氯接触池进水口和氯接触池出水口；
第三变频泵的一端通过所述第四电磁流量计与所述氯接触池进水口连接；所述次氯酸钠储药罐依次通过所述计量泵、第四电动阀和第五电磁流量计也与所述氯接触池进水口连接；
所述水质余氯在线监测仪设置于与所述氯接触池出水口连接的管线上；
所述PLC控制子系统与第四电磁流量计和计量泵分别连接。
根据本发明，优选地，所述第二变频泵依次通过第三电动阀和第三电磁流量计与所述第三变频泵的另一端连接。
根据本发明，优选地，所述紫外线消毒单元包括：第二电动阀、第二电磁流量计和紫外灯装置；
所述第二变频泵通过第二电动阀、所述第二电磁流量计和紫外灯装置与所述第三变频泵的另一端连接；
所述PLC控制子系统与紫外灯装置连接。
本发明另一方面提供了一种联合消毒自动控制方法，该方法采用权所述的联合消毒自动控制系统，包括：
在所述PLC控制子系统内设置所述氯消毒单元出水的水质色度目标值、病原微生物含量目标值、余氯含量目标值、水质ATP和病原微生物浓度模型和氯消毒CT值-病原微生物的对数去除值模型，以及任选的紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型；通过所述PLC控制子系统接收的来自所述臭氧消毒单元和氯消毒单元，以及任选地紫外线消毒单元的数据信号，实现所述臭氧消毒单元和氯消毒单元，以及任选地紫外线消毒单元的药剂的自动投加。
根据本发明，优选地，该方法包括如下步骤：
S1：在所述PLC控制子系统内设置所述氯消毒单元出水的水质色度目标值、病原微生物含量目标值、余氯含量目标值、水质ATP和病原微生物浓度模型和氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型；
S2：将所述第一电磁流量计检测到的所述臭氧接触池进水的流量和所述水质在线色度检测仪检测到的水质色度数据传输至所述PLC控制子系统，在所述PLC控制子系统内建立臭氧投加量-色度预测模型；
通过将步骤S1设置的所述水质色度目标值带入所述臭氧投加量-色度预测模型，计算得到需要向所述臭氧接触池投加的臭氧量，并利用所述水质在线色度检测仪检测到的水质色度数据实测值与所述水质色度目标值计算误差，对所述臭氧投加量-色度预测模型进行反馈校正，进而调整向所述臭氧接触池投加的臭氧量；在本发明中，优选地，所述水质在线色度检测仪检测到的水质色度数据实测值与所述水质色度目标值计算误差可控范围为10～20％；
将所述水质ATP在线监测仪检测到的水中ATP含量数据传输至所述PLC控制系统，并通过所述水质ATP和病原微生物浓度模型计算得到水中病原微生物含量数据，并结合步骤S1设置的病原微生物含量目标值，计算得到氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；
S3：将所述第四电磁流量计检测到的所述氯接触池进水的流量和所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据传输至所述PLC控制子系统，在所述PLC控制子系统内建立氯投加量-余氯浓度的预测模型；
通过将步骤S1设置的所述余氯含量目标值带入所述氯投加量-余氯浓度的预测模型，计算得到向所述氯接触池投加的次氯酸钠量，并利用所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据实测值与所述余氯含量目标值计算误差，对所述氯投加量-余氯浓度的预测模型进行反馈校正，进而调整由所述次氯酸钠储药罐向所述氯接触池投加的次氯酸钠量；并通过所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型计算得到氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
步骤S4：若所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值未达到步骤S2所述的氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值，则在所述PLC控制子系统内设置紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，并将所述氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值与所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值做差，得到紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；将所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值带入所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，计算得到紫外线消毒单元所需的紫外线剂量。
根据本发明，优选地，所述方法还包括利用所述智能中央远程控制子系统通过所述PLC控制子系统对所述臭氧发生器、紫外灯装置、第二电动阀、第三电动阀和计量泵进行手动参数调节，以防止水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪和水质余氯在线监测仪测得的水质参数超过目标值。
根据本发明，优选地，所述水质ATP和病原微生物浓度模型为N0＝a1CATP+a2；
其中：N0为水中病原微生物含量数据；CATP为水中ATP浓度；a1，a2为拟合参数。
根据本发明，优选地，所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型为
其中：RCl已处理为氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
b1，b2，b3，b4为拟合参数；
X1为CT值，单位为mg·min/L；
V为所述氯接触池容积，单位为m3；Q为所述第四电磁流量计流量，单位为m3/min；CRCl为所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据。
根据本发明，优选地，所述臭氧投加量-色度预测模型为
其中：y1为色度；x1为投加的臭氧量；A0、A1、A2、t1、t2为拟合参数。
根据本发明，优选地，所述氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为R需要＝Log10(N0/N1)；
其中：N1为病原微生物含量目标值；R需要为氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值。
根据本发明，优选地，所述氯投加量-余氯浓度的预测模型为
其中：y2为余氯含量，x2为投加的次氯酸钠量，A为拟合参数。
根据本发明，优选地，所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型为RUV＝c1DC 2；
其中：D为所需紫外线剂量；c1，c2为拟合参数。
根据本发明，优选地，所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为RUV＝R需要-RCl已处理。
在本发明中，所述病原微生物可以为粪大肠菌群值。
本发明的技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的系统和方法提高了出水水质稳定性。本发明集成了病原微生物、色度和余氯的水质在线监测和多种模型耦合的消毒剂自动计算与投加控制技术，能够根据污水处理厂运行边界条件自动优化，精准控制水质变化时各消毒单元的运行参数，保障出水水质色度、微生物和余氯达标，提高消毒系统整体运行效率。
(2)本发明的系统和方法可减少运营维护工作强度。本发明实现了根据水质、水量自动调整各单元投加量/剂量，实现污水消毒系统的信息化、数字化，大幅提高设备利用效率，降低现场运维人员频繁调整设备运行参数的劳动强度。
(3)本发明的系统和方法可降低消毒工艺单元运行成本。本发明系统内置的各单元投加量预测模型，在保障出水病原微生物、色度和余氯达标的前提下，降低各消毒单元投加量，有利于污水处理厂节能降耗，降低运行成本。
(4)本发明的系统和方法丰富了智慧化污水处理工艺。本发明系统能够提供丰富的污水消毒处理全过程水质和消毒剂投加量数据储备和控制端口，有利于污水处理厂进行精细化工艺升级，构建完善的智慧化污水处理厂工艺平台。
(5)本发明主要适用于污水处理厂的二级沉淀池出水，或经过膜(介质)过滤工艺后的再生水消毒处理，消毒系统进水浊度应小于5NTU。此外，本发明还适用于其他含有病原微生物，需要消毒处理的污水、废水如医疗废水、工业废水等。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例1提供的一种联合消毒自动控制系统的示意图。
图2示出了本发明实施例2提供的一种联合消毒自动控制系统的示意图。
图3示出了本发明实施例3提供的一种联合消毒自动控制方法的工艺流程图(其中LRVs表示“对数去除值”)。
图4示出了本发明实施例3提供的一种联合消毒自动控制方法对污水进行处理前后的进出水水质色度值。
图5示出了本发明实施例3提供的一种联合消毒自动控制方法对污水进行处理前后的进出水粪大肠菌群值。
图6示出了本发明实施例3提供的一种联合消毒自动控制方法对污水进行处理前后的出水余氯值。
附图标记说明如下：
臭氧消毒单元：1-1：臭氧接触池、1-2：第一变频泵、1-3：第一电动阀、1-4：第一电磁流量计、1-5：水质在线色度检测仪、1-6：水质ATP在线监测仪、1-7：臭氧发生器、1-8：第一气体电动阀、1-9：臭氧进气在线监测仪、1-10：第二气体电动阀、1-11：臭氧尾气在线监测仪、1-12：尾气破坏器、2-2：第二变频泵；
氯消毒单元：3-1：氯接触池、3-2：第三变频泵、3-3：第四电磁流量计、3-4：次氯酸钠储药罐、3-5：计量泵、3-6：第四电动阀、3-7：第五电磁流量计、3-8：水质余氯在线监测仪；
紫外线消毒单元：2-1：紫外灯装置、2-3：第二电动阀、2-4：第二电磁流量计；2-5：第三电动阀、2-6：第三电磁流量计；
4-1：PLC控制子系统、4-2：智能中央远程控制子系统。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供一种联合消毒自动控制系统，如图1所示，该系统包括臭氧消毒单元、紫外线消毒单元、氯消毒单元、PLC控制子系统4-1和智能中央远程控制子系统4-2；
所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元和氯消毒单元依次连接；所述PLC控制子系统4-1与所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元、氯消毒单元分别连接。所述PLC控制子系统与智能中央远程控制子系统4-2连接。
所述臭氧消毒单元包括：臭氧接触池1-1、第一变频泵1-2、第一电动阀1-3、第一电磁流量计1-4、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6、臭氧发生器1-7、第一气体电动阀1-8、臭氧进气在线监测仪1-9、第二气体电动阀1-10、臭氧尾气在线监测仪1-11、尾气破坏器1-12和第二变频泵2-2；所述臭氧接触池1-1设置有臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、臭氧进气口和尾气出气口；所述第一变频泵1-2、第一电动阀1-3、第一电磁流量计1-4、臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6和第二变频泵2-2依次连接；所述臭氧发生器1-7、第一气体电动阀1-8、臭氧进气在线监测仪1-9和臭氧进气口依次连接；所述尾气出气口、第二气体电动阀1-10、臭氧尾气在线监测仪1-11和尾气破坏器1-12依次连接。
所述紫外线消毒单元包括：第二电动阀2-3、第二电磁流量计2-4和紫外灯装置2-3。所述第二变频泵2-2通过第二电动阀2-3、所述第二电磁流量计2-4和紫外灯装置2-3与所述第三变频泵3-2的另一端连接。
所述氯消毒单元包括：氯接触池3-1、第三变频泵3-2、第四电磁流量计3-3、次氯酸钠储药罐3-4、计量泵3-5、第四电动阀3-6、第五电磁流量计3-7、水质余氯在线监测仪3-8；所述氯接触池3-1设置有氯接触池进水口和氯接触池出水口；第三变频泵3-2的一端通过所述第四电磁流量计3-3与所述氯接触池进水口连接；所述次氯酸钠储药罐3-4依次通过所述计量泵3-5、第四电动阀3-6和第五电磁流量计3-7也与所述氯接触池进水口连接；所述水质余氯在线监测仪3-8设置于与所述氯接触池出水口连接的管线上。
所述PLC控制子系统4-1与第一电磁流量计1-4、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6、臭氧发生器1-7、臭氧尾气在线监测仪1-11、第四电磁流量计3-3、计量泵3-5、紫外灯装置2-1分别连接。
实施例2
本实施例提供一种联合消毒自动控制系统，如图2所示，该系统包括臭氧消毒单元、氯消毒单元和PLC控制子系统4-1；
所述臭氧消毒单元和氯消毒单元依次连接；所述PLC控制子系统4-1与所述臭氧消毒单元、氯消毒单元分别连接。所述PLC控制子系统与智能中央远程控制子系统4-2连接。
所述臭氧消毒单元包括：臭氧接触池1-1、第一变频泵1-2、第一电动阀1-3、第一电磁流量计1-4、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6、臭氧发生器1-7、第一气体电动阀1-8、臭氧进气在线监测仪1-9、第二气体电动阀1-10、臭氧尾气在线监测仪1-11、尾气破坏器1-12和第二变频泵2-2；所述臭氧接触池1-1设置有臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、臭氧进气口和尾气出气口；所述第一变频泵1-2、第一电动阀1-3、第一电磁流量计1-4、臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6和第二变频泵2-2依次连接；所述臭氧发生器1-7、第一气体电动阀1-8、臭氧进气在线监测仪1-9和臭氧进气口依次连接；所述尾气出气口、第二气体电动阀1-10、臭氧尾气在线监测仪1-11和尾气破坏器1-12依次连接。
所述氯消毒单元包括：氯接触池3-1、第三变频泵3-2、第四电磁流量计3-3、次氯酸钠储药罐3-4、计量泵3-5、第四电动阀3-6、第五电磁流量计3-7、水质余氯在线监测仪3-8；所述氯接触池3-1设置有氯接触池进水口和氯接触池出水口；第三变频泵3-2的一端通过所述第四电磁流量计3-3与所述氯接触池进水口连接；所述次氯酸钠储药罐3-4依次通过所述计量泵3-5、第四电动阀3-6和第五电磁流量计3-7也与所述氯接触池进水口连接；所述水质余氯在线监测仪3-8设置于与所述氯接触池出水口连接的管线上。
所述第二变频泵2-2依次通过第三电动阀2-5和第三电磁流量计2-6与所述第三变频泵3-2的另一端连接。
所述PLC控制子系统4-1与第一电磁流量计1-4、水质在线色度检测仪1-5、水质ATP在线监测仪1-6、臭氧发生器1-7、臭氧尾气在线监测仪1-11、第四电磁流量计3-3、计量泵3-5分别连接。
实施例3
本实施例提供一种联合消毒自动控制方法，本实施例采用实施例1所述的系统，如图3所示，该方法包括如下步骤：
S1：在所述PLC控制子系统4-1内设置所述氯消毒单元出水的水质色度目标值(y1＝15)、病原微生物含量目标值(N1＝1000MPN/L)、余氯含量目标值(0.1mg/L)、水质ATP和病原微生物浓度模型、氯消毒CT值-病原微生物的对数去除值模型、紫外线剂量-病原微生物对数去除值模型；
S2：将所述第一电磁流量计1-4检测到的所述臭氧接触池进水的流量和所述水质在线色度检测仪1-5检测到的水质色度数据传输至所述PLC控制子系统4-1，在所述PLC控制子系统4-1内建立臭氧投加量-色度预测模型；
通过将步骤S1设置的所述水质色度目标值带入所述臭氧投加量-色度预测模型，计算得到需要向所述臭氧接触池1-1投加的臭氧量，并利用所述水质在线色度检测仪1-5检测到的水质色度数据实测值与所述水质色度目标值计算误差，对所述臭氧投加量-色度预测模型进行反馈校正，进而调整向所述臭氧接触池投加的臭氧量；
将所述水质ATP在线监测仪检测1-6到的水中ATP含量数据传输至所述PLC控制系统4-1，并通过所述水质ATP和病原微生物浓度模型计算得到水中病原微生物含量数据，并结合步骤S1设置的病原微生物含量目标值，计算得到氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；
S3：将所述第四电磁流量计3-3检测到的所述氯接触池3-1进水的流量和所述水质余氯在线监测仪3-8检测到的余氯含量数据传输至所述PLC控制子系统4-1，在所述PLC控制子系统4-1内建立氯投加量-余氯浓度的预测模型；
通过将步骤S1设置的所述余氯含量目标值带入所述氯投加量-余氯浓度的预测模型，计算得到向所述氯接触池3-1投加的次氯酸钠量，并利用所述水质余氯在线监测仪3-8检测到的余氯含量数据实测值与所述余氯含量目标值计算误差，对所述氯投加量-余氯浓度的预测模型进行反馈校正，进而调整由所述次氯酸钠储药罐3-4向所述氯接触池3-1投加的次氯酸钠量；并通过所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型计算得到氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
步骤S4：所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值未达到步骤S2所述的氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值，因此，在所述PLC控制子系统内设置紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，并将所述氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值与所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值做差，得到紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；将所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值带入所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，计算得到紫外线消毒单元所需的紫外线剂量。
其中，
在本实施例中，所述病原微生物指的是粪大肠菌群值。
所述水质ATP和病原微生物浓度模型为N0＝a1CATP+a2；
其中：N0为水中病原微生物含量数据；CATP为水中ATP浓度；a1，a2为拟合参数；
所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型为
其中：RCl已处理为氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
b1，b2，b3，b4为拟合参数；
X1为CT值，单位为mg·min/L；
V为所述氯接触池容积，单位为m3；Q为所述第四电磁流量计流量，单位为m3/min；CRCl为所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据；
所述臭氧投加量-色度预测模型为
其中：y1为色度；x1为投加的臭氧量；A0、A1、A2、t1、t2为拟合参数；
所述氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为R需要＝Log10(N0/N1)；
其中：N1为病原微生物含量目标值；R需要为氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；
所述氯投加量-余氯浓度的预测模型为
其中：y2为余氯含量，x2为投加的次氯酸钠量，A为拟合参数；
所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型为RUV＝c1DC 2；
其中：D为所需紫外线剂量；c1，c2为拟合参数；
所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为RUV＝R需要-RCl已处理。
如图4-6所示，本实施例的出水水质满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2019)和《城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11/890-2012)水质标准。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种联合消毒自动控制系统，其特征在于，该系统包括臭氧消毒单元、氯消毒单元和PLC控制子系统，以及任选地包括紫外线消毒单元；
所述臭氧消毒单元与所述氯消毒单元连接，任选地，所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元和氯消毒单元依次连接；
所述PLC控制子系统与所述臭氧消毒单元、紫外线消毒单元、氯消毒单元分别连接。
2.根据权利要求1所述的联合消毒自动控制系统，其中，该系统还包括与PLC控制子系统连接的智能中央远程控制子系统。
3.根据权利要求1所述的联合消毒自动控制系统，其中，所述臭氧消毒单元包括：臭氧接触池、第一变频泵、第一电动阀、第一电磁流量计、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪、臭氧发生器、第一气体电动阀、臭氧进气在线监测仪、第二气体电动阀、臭氧尾气在线监测仪、尾气破坏器和第二变频泵；
所述臭氧接触池设置有臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、臭氧进气口和尾气出气口；
所述第一变频泵、第一电动阀、第一电磁流量计、臭氧接触池进水口、臭氧接触池出水口、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪和第二变频泵依次连接；
所述臭氧发生器、第一气体电动阀、臭氧进气在线监测仪和臭氧进气口依次连接；
所述尾气出气口、第二气体电动阀、臭氧尾气在线监测仪和尾气破坏器依次连接；
所述PLC控制子系统与第一电磁流量计、水质在线色度检测仪、水质ATP在线监测仪、臭氧发生器和臭氧尾气在线监测仪分别连接。
4.根据权利要求3所述的联合消毒自动控制系统，其中，所述氯消毒单元包括：氯接触池、第三变频泵、第四电磁流量计、次氯酸钠储药罐、计量泵、第四电动阀、第五电磁流量计、水质余氯在线监测仪；
所述氯接触池设置有氯接触池进水口和氯接触池出水口；
第三变频泵的一端通过所述第四电磁流量计与所述氯接触池进水口连接；所述次氯酸钠储药罐依次通过所述计量泵、第四电动阀和第五电磁流量计也与所述氯接触池进水口连接；
所述水质余氯在线监测仪设置于与所述氯接触池出水口连接的管线上；
所述PLC控制子系统与第四电磁流量计和计量泵分别连接。
5.根据权利要求4所述的联合消毒自动控制系统，其中，所述第二变频泵依次通过第三电动阀和第三电磁流量计与所述第三变频泵的另一端连接。
6.根据权利要求4所述的联合消毒自动控制系统，其中，所述紫外线消毒单元包括：第二电动阀、第二电磁流量计和紫外灯装置；
所述第二变频泵通过第二电动阀、所述第二电磁流量计和紫外灯装置与所述第三变频泵的另一端连接；
所述PLC控制子系统与紫外灯装置连接。
7.一种联合消毒自动控制方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-6中任意一项所述的联合消毒自动控制系统，包括：
在所述PLC控制子系统内设置所述氯消毒单元出水的水质色度目标值、病原微生物含量目标值、余氯含量目标值、水质ATP和病原微生物浓度模型和氯消毒CT值-病原微生物的对数去除值模型，以及任选的紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型；通过所述PLC控制子系统接收的来自所述臭氧消毒单元和氯消毒单元，以及任选地紫外线消毒单元的数据信号，实现所述臭氧消毒单元和氯消毒单元，以及任选地紫外线消毒单元的药剂的自动投加。
8.根据权利要求7所述的联合消毒自动控制方法，其中，该方法包括如下步骤：
S1：在所述PLC控制子系统内设置所述氯消毒单元出水的水质色度目标值、病原微生物含量目标值、余氯含量目标值、水质ATP和病原微生物浓度模型和氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型；
S2：将所述第一电磁流量计检测到的所述臭氧接触池进水的流量和所述水质在线色度检测仪检测到的水质色度数据传输至所述PLC控制子系统，在所述PLC控制子系统内建立臭氧投加量-色度预测模型；
通过将步骤S1设置的所述水质色度目标值带入所述臭氧投加量-色度预测模型，计算得到需要向所述臭氧接触池投加的臭氧量，并利用所述水质在线色度检测仪检测到的水质色度数据实测值与所述水质色度目标值计算误差，对所述臭氧投加量-色度预测模型进行反馈校正，进而调整向所述臭氧接触池投加的臭氧量；
将所述水质ATP在线监测仪检测到的水中ATP含量数据传输至所述PLC控制系统，并通过所述水质ATP和病原微生物浓度模型计算得到水中病原微生物含量数据，并结合步骤S1设置的病原微生物含量目标值，计算得到氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；
S3：将所述第四电磁流量计检测到的所述氯接触池进水的流量和所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据传输至所述PLC控制子系统，在所述PLC控制子系统内建立氯投加量-余氯浓度的预测模型；
通过将步骤S1设置的所述余氯含量目标值带入所述氯投加量-余氯浓度的预测模型，计算得到向所述氯接触池投加的次氯酸钠量，并利用所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据实测值与所述余氯含量目标值计算误差，对所述氯投加量-余氯浓度的预测模型进行反馈校正，进而调整由所述次氯酸钠储药罐向所述氯接触池投加的次氯酸钠量；并通过所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型计算得到氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
步骤S4：若所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值未达到步骤S2所述的氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值，则在所述PLC控制子系统内设置紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，并将所述氯消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值与所述氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值做差，得到紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；将所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值带入所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型，计算得到紫外线消毒单元所需的紫外线剂量。
9.根据权利要求8所述的联合消毒自动控制方法，其中，所述方法还包括利用所述智能中央远程控制子系统通过所述PLC控制子系统对所述臭氧发生器、紫外灯装置、第二电动阀、第三电动阀和计量泵进行手动参数调节。
10.根据权利要求8所述的联合消毒自动控制方法，其中，
所述水质ATP和病原微生物浓度模型为N0＝a1CATP+a2；
其中：N0为水中病原微生物含量数据；CATP为水中ATP浓度；a1，a2为拟合参数；
所述氯消毒CT值-病原微生物对数去除值模型为
其中：RCl已处理为氯消毒单元已去除的病原微生物对数去除值；
b1，b2，b3，b4为拟合参数；
X1为CT值，单位为mg·min/L；
V为所述氯接触池容积，单位为m3；Q为所述第四电磁流量计流量，单位为m3/min；CRCl为所述水质余氯在线监测仪检测到的余氯含量数据；
所述臭氧投加量-色度预测模型为
其中：y1为色度；x1为投加的臭氧量；A0、A1、A2、t1、t2为拟合参数；
所述氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为R需要＝Log10(N0/N1)；
其中：N1为病原微生物含量目标值；R需要为氯消毒单元或氯消毒单元和紫外消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值；
所述氯投加量-余氯浓度的预测模型为
其中：y2为余氯含量，x2为投加的次氯酸钠量，A为拟合参数；
所述紫外线剂量-病原微生物的对数去除值模型为RUV＝c1DC 2；
其中：D为所需紫外线剂量；c1，c2为拟合参数；
所述紫外线消毒单元需要去除的病原微生物对数去除值为RUV＝R需要-RCl已处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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