CN1414391A

CN1414391A - 液体处理化合物的自修正定量控制方法

Info

Publication number: CN1414391A
Application number: CN01136611A
Authority: CN
Inventors: 格雷格A·埃拉德
Original assignee: TETRA TREATMENT TECHNOLOGY SEWINTARANTO SERVICE CORP
Current assignee: TETRA TREATMENT TECHNOLOGY SEWINTARANTO SERVICE CORP
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2001-10-22
Publication date: 2003-04-30
Also published as: KR20030035855A

Abstract

本发明是一种液体处理化合物的自修正定量控制方法。具有自修正和定量自动控制的特点。该方法可以自我校正因水流流速的剧烈波动而引起的计量计算的误差。在计算确定加入处理系统中的进给剂量方面，它又充分融合了多个信号源的反馈信息，包括指示流体平均流速信号的流量表，输入水流中化合物浓度分析仪，以及/或者输出水流中化合物浓度分析仪。所有这些信息都被传输到电脑化的化合物定量控制器，由它来分析和调整所有这些输入信号，然后产生一个输出信号，由该信号控制化学处理试剂定量的进给机制。比如说，该定量自动控制方法可以设置正负最大控制范围。也可以自动或手动地控制复位时间，这一点非常必要，因为通过这一功能，系统前级的任何变化均可以通过系统反映到后级，并在输出水流中的传感器上显示出来，从而，使流体处理系统中的化学处理试剂的剂量得到更好的控制，废水处理就是一个例证。

Description

液体处理化合物的自修正定量控制方法

本发明所属领域

本发明涉及一种液体处理化合物的自修正定量控制方法。更确切地说，是涉及一种液体处理化合物的定量控制方法，利用这种方法，在一个自修正液体速度变量的液体处理系统中，对液体进行处理。

本发明的背景

在一个处理系统中，例如在一个废水过滤系统中，对处理液体的化合物进行的给料控制，可以利用计算机控制设备将其自动化。但是在对处理系统的化合物进行定量自动控制的过程中，会出现问题，原因是对系统中现有的化合物的测量不精确，以及当液体流速变动时，化合物与液体的比例也在变动。造成液体流速变动的原因有多种，例如：

1.在处理过程中，泵的短时间开和关，会增加或者减少通过系统的液体流量；

2.在必要的时段里，在系统中加入附加的泵，例如，在暴风雨的高潮中，就要利用附加的泵，将废水泵入过滤系统。

即使液体流量短时间的增加，在通过处理系统的液体中产生的尖峰值，也会造成化合物定量配给过程的不精确。

过去，要确定化合物的配给量，首先要对入流液体中的化合物浓度进行实验室测定或简易测定，并对液体的流速加以测量。然后作定量计算。根据计算结果，人工调准给料设备，例如一个化合物给料泵。后来，利用一个入流水流速度信号，使给料泵作到了局部的同步化。但是，仍然要对入流的化合物浓度进行人工测量，并且人工精确调准给料泵的定量比例。再后来，人们发现入流的化合物浓度是相当稳定的。一个处理工厂，例如一个污水处理厂，有一个严格的出流排放标准，以满足环境的要求。为了调节化合物的定量比例，从而保持一个特定的出流排放物的化合物浓度，那么利用测试的数据，就是一个较为直接的方法，可以保证一个较好的给料结果。

近年来，对化合物浓度测定，已经有了可靠的自动分析仪，使得整个化合物给料过程能够自动化。这样，便不再需要进行人工测定和人工调准工作。同时造成的另外一个结果是，在水处理过程中，可以利用自动分析仪来测定一系列的化合物，使得定量给料工艺还可以应用于其它方面，例如向一个通气的生物反映器中添加碳酸钠以控制硝化作用，或者在加入澄清剂之前，先加入铁盐或者铝盐，以控制去除磷素。

但是对于一个变流系统中的入流和出流中所含化合物进行测定与测量的方法，其精确性是有问题的，原因是入流中带有尖峰值。人们希望找到一种经过改进的、有效的水处理过程中的化合物定量控制方法。

本发明概要

本发明的目的在于提供一种改进的、有效的水处理过程中的化合物定量控制方法。

本发明的优点在于：在一个液体处理过程中，例如在水处理或者污水过滤的过程中，利用本申请人的创新方法，可以完成自修正的、有效的化合物自动定量控制，改进化合物的定量控制方法。根据流量表上显示的尖峰值，进行系统中定量添加化合物的计算机计算时，会造成不精确的结果。本发明的方法是自修正的。因为这种方法利用了液体流速的动态平均值，从而将液体流速中的尖峰值，作为定量控制信号而加以计算。

用于控制添加处理化合物的方法，使用一个自修正的自动定量控制系统，这个系统包含来自一个液体流量表的信号、来自一个入流化合物浓度分析仪的信号和(或者)来自一个出流化合物浓度分析仪的信号的集合。这个新的信号集合可以改进化合物定量的控制和精确性。这些信号被导入一个计算机化合物定量控制器，这个计算机化合物定量控制器控制着化合物给料泵。

在这个化合物系统中被处理的液体可以是污水，处理污水的化合物是一种碳素化合物。一种碳素化合物常常被加入反硝化作用反应器，以促进反硝化作用。

在本发明一种自修正的水处理化合物的自动定量控制方法中，流量计是入流流量计，化合物浓度分析仪是出流分析仪，或者是将入流分析仪和出流分析仪相结合。将液体流速数据和化合物浓度分析结果综合起来，以此作为基础，来改进水处理过程中的化合物定量给料。

本发明在一个具有入流和出流的处理系统中，在液体处理过程中，对液体处理化合物进行自修正自动定量控制的方法，包括以下内容：

a.测量通过处理系统的动态平均液体流速，并根据测量结果，生成一个液体流速信号；

b.测定处理系统内的一种化合物的浓度，并根据测定结果，生成一个化合物浓度信号；

c.将步骤a和步骤b所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

d.由输入化合物定量控制器的信号，自动计算一种化合物的给料定量；

e.基于步骤d所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号。把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

f.按步骤e的输出信号，把步骤d所计算出的给料定量，添加到入流液体之中；

g.在液体处理过程中，连续重复步骤a到步骤f。

在一定的时段中，测量液体流速两次或两次以上，计算测量结果的平均值，就可以得出步骤a的动态平均液体流速。这种方法，是通过测量系统中的入流，得到液体流速。另外，也可以通过测量系统中的出流，而得到液体流速。液体流速可以用一个液体同步放大器来调准。通过测定系统中的入流，可以得到步骤b的化合物的浓度。或者通过测定系统中的出流，也可以得到步骤b的化合物的浓度。或者既测定系统中的入流，又测定系统中的出流，而得到步骤b的化合物的浓度。就本发明来说，一方面步骤b的化合物与步骤d的化合物，可以是同一种化合物。另一方面，步骤b的化合物与步骤d的化合物，也可以是不同的化合物。

步骤a的动态平均液体流速的测量，和步骤b的化合物的浓度的测定，最好是连续进行的。或者，步骤a的液体流速的测量是连续的，而计算测量结果的平均值，是在特定的时段中进行的。这个计算平均值的时段的长度，为15秒钟到30分钟。步骤b的化合物的浓度的测定，按一定的时间间隔进行。间隔的时间长度，为不足一秒到大约15分钟。

具体来说，这个液体处理过程中的液体是水，处理过程为水处理过程。

本发明自修正的自动定量控制方法，可以用于一个具有入流和出流的反硝化作用的处理系统中。在这种水处理过程中，所控制的化合物是硝态氮(硝酸盐-氮)，添加的化合物是一种有机碳化合物。这种方法包括以下内容：

a.测量通过处理系统的动态平均水流速度，并根据测量结果，生成一个水流速度信号；

b.测定处理系统中的入流水体中的硝酸盐-氮的浓度，并根据测定结果，生成一个化合物浓度信号；

c.将步骤a和步骤b所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

d.通过至少一个可调的定量因子，自动调准硝酸盐/氮素信号；

e.根据经过调准的输入化合物定量控制器的信号，自动计算给料化合物的定量；

f.基于步骤e所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号。把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

g.按步骤f的输出信号，把给料化合物，添加到入流水体之中；

h.在反硝化(脱氮)作用过程中，连续重复步骤a到步骤g。

在这种方法中，给料化合物是从由醇类和挥发性脂肪酸所组成的一组化合物中选择出来的。给料化合物最好是甲醇。一方面，步骤c的水流速度信号，被一个液体同步放大器自动调准。另一方面，对系统中的入流水体中和出流水体中的硝酸盐-氮的浓度，都进行了测量。最好为出流水体硝酸盐-氮的浓度选择一个基准点。通过测量出流水体中的硝态氮的浓度，生成硝态氮浓度信号。这个浓度信号，被传递到化合物定量控制器。

具体来说，计算出流水体中的硝态氮的浓度与基准点之间的差值，就形成一个控制反应信号。这个控制反应信号通过一个或者多个敏感因子进行调准。经过调准的控制反应信号，被自动综合到计算给料化合物定量的过程中。最好由这个定量结果，生成一个经过调整的输出信号。这个信号从化合物定量控制器，被传递到化合物定量给料系统。或者，这个经过调整的、从化合物定量控制器所输出的信号，在经过一个复位时间后，才被传递到化合物定量给料系统。对于本发明，具体来说，这个复位时间是人工输入的。或者，这个复位时间是根据水体滞留时间，自动计算出的一个变量。水体滞留时间，是通过读取处理罐中的容量水平指示表上的数据，并且将这个容量除以动态平均水流速度而计算出来的。复位时间，是依据水处理过程中的水体滞留时间，和处理过程的反应时间而得出的。硝态氮浓度信号，通过至少一个可调的定量因子，可以被自动调准。

另外一种方法是，在一个具有入流和出流的反硝化作用水处理系统中，使用一种有机碳化合物作为给料化合物，对硝态氮进行自修正自动定量控制。这种方法包括以下内容：

a.选定一个出流中硝态氮浓度的基准点；

b.测量通过处理系统的动态平均水流速度，并根据测量结果，生成一个水流速度信号；

c.测定处理系统中的出流水体中的硝态氮的浓度，并根据测定结果，生成一个化合物浓度信号；

d.将步骤b和步骤c所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

e.计算出流水体中的硝态氮的浓度与基准点之间的差值，生成一个控制反应信号；

f.通过一个或者多个敏感因子，调准控制反应信号；

g.根据控制反应信号，自动计算给料化合物的定量；

h.基于步骤g所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号。把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

i.按步骤h的输出信号，把给料化合物，添加到入流水体之中；

j.在反硝化(脱氮)作用处理过程中，连续重复步骤a到步骤i。

对入流和出流水体中的硝态氮浓度，都进行测量。另一方面，测量入流水体中的硝态氮浓度，生成一个入流浓度信号，并将其传递到化合物定量控制器。最好是利用一个可调的定量因子，将入流浓度信号加以调准，用一个液体同步放大器，将步骤d所生成的水流速度信号加以调准。

在一个最佳实例中，是基于平均水流速度、入流水体中的硝态氮浓度和出流水体中的硝态氮浓度，来计算化合物定量控制器的输出信号。这个信号被传递到化合物给料系统。最好在经过一个重置时间以后，再计算接下来由步骤e所生成的控制反应信号。重置时间可以是人工输入，也可以是根据水处理过程中的水体滞留时间，和处理过程的反应时间而自动计算出的一个变量。

最好还要生成一个派生的控制反应信号，以克服(出流水体中的硝态氮浓度)朝向或者偏离基准点的快速变化。生成派生的控制反应信号的较好方法是，在重置时间之前进行出流中的(硝态氮)浓度的第一次测定，在重置时间之内进行出流中的(硝态氮)浓度的第二次测定；将第一次测定的出流中的(硝态氮)浓度与第二次测定的出流中的(硝态氮)浓度加以比较，根据比较的结果来调准控制反应信号。

在一个具有入流和出流的液体处理系统中，使用一种给料化合物，对液体处理化合物进行自动定量控制，还有另外一种可供选择的方法。这种方法包括以下内容：

a.选定出流中一种化合物浓度的基准点；

b.测量通过处理系统的液体流速，并根据测量结果，生成一个液体流速信号；

c.测定入流水体中与步骤a中相同的化合物的浓度，并根据测定结果，生成一个入流化合物浓度信号；

d.测定出流水体中与步骤a中相同的化合物的浓度，并根据测定结果，生成一个出流化合物浓度信号；

e.将步骤b所生成的信号，传递到一个化合物定量控制器，形成一个初级控制反应信号；

f.通过液体同步放大器，来调准初级控制反应信号；

g.将步骤c所生成的信号，传递到一个化合物定量控制器，形成一个次级控制反应信号；

h.通过一个可调的定量因子，来调准次级控制反应信号；

i.将步骤d所生成的信号，传递到化合物定量控制器，并计算出流中的化合物浓度与基准点之间的差值，形成一个第三级控制反应信号；

j.通过一个或者多个敏感因子，来调准第三级控制反应信号；

k.根据初级和次级控制反应信号，连续计算给料的化合物定量；当重置时间过后，再把步骤i所生成的第三级控制反应信号综合进来；

l.基于步骤k所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号。把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

m.按步骤1的输出信号，把给料化合物，添加到入流液体之中；

n.在液体处理过程中，连续重复步骤a到步骤m。

步骤a中的化合物，最好与步骤m中的化合物相同。但是有的时候，步骤a中的化合物与步骤m中的化合物是不同的。在一种具体方法中，重置时间是人工输入的。但是重置时间，也可以是根据处理过程中的水体滞留时间，和处理过程的反应时间而自动计算出的一个变量。水体滞留时间，是通过读取处理罐中的容量水平指示表上的数据，并且将这个容量除以动态平均水流速度而计算出来的。处理过程的反应时间，是处理过程对添加进来的化合物发生反应所需要的时间。重置时间，是基于处理过程中的水体滞留时间和处理过程的反应时间而设定的。

附图的简要说明

图1是本发明的液体处理化合物的自修正自动定量控制方法的示意说明。

本发明的详细说明

本发明新的、经过改进的方法，是以液体自修正自动定量控制的方式，对添加的液体处理化合物进行控制。按照这种方法，在对需要加入系统中的化合物定量进行计算的过程中，综合了来自一个液体流量计的动态平均信号，来自一个入流化合物浓度分析仪的信号和(或者)来自一个出流化合物浓度分析仪的信号。这种化合物自动定量控制的方法，可以被用于任何用添加化合物来处理液体的系统，例如水处理系统和污水处理系统。这些来自化合物浓度分析仪的信号，被导入一个计算机化合物定量控制器。由这个化合物定量控制器对信号数据进行分析和调准，生成一个输出信号。由这个输出信号控制化合物定量设备，使它将适当量的化合物添加到处理罐或者过滤器中。

本发明的方法，以有效的控制方式，改进处理过程中化合物的定量，从而实现自修正的自动定量控制。在暴风雨高潮时，向处理系统中加入较多的泵，或者当其它入流增加的情况下，会形成入流流速的尖峰值。在水处理的过程中，泵的开与关，也会造成这样的尖峰值。根据流量计的尖峰值读数，在使用计算机对需要加入系统的化合物的定量进行计算时，会产生不精确的结果。本发明的方法，使用液体流速的动态平均值，以便在计算定量控制信号时，包含了这些尖峰值。所以是自修正的。

本发明的优点在于：这种自动定量控制方法，也具有设置控制功能的最大正、负限度的能力。还可以自动或者人工控制重置时间，使得先前发生的变化，在系统中能够向前传递，在出流的探测器上显示出来，从而改进水处理过程中的化合物的定量。

使用自动定量控制的液体处理系统，包括污水处理系统的反硝化作用，添加碳酸钠或者碳酸氢钠进行生物学通气，以及为去除磷酸盐而添加铝盐或者铁盐。

参见图1的示意说明，一个液体处理系统，或者一个利用化学过程对污水进行处理的污水处理系统，包括：入流水体20，出流水体30，一个被称作化合物定量控制器50的计算机控制系统，由这个化合物定量控制器产生的信号，被送到一个容量可变的化合物定量或者给料系统60，例如化合物给料泵60，由它对处理系统的适当的化合物进行定量。这个化合物给料泵60，最好通过泵速和/或者泵冲程的变化，具有一个自动可变的输出。基于两个或者三个变量的输入而在化合物定量控制器50所形成的信号，将这个泵激活。形成这个信号的两个或者三个变量分别是：处理过程中的动态水流速度，入流水体化合物浓度，以及在一种备选的方法中，还包括出流水体的化合物浓度。

上述第一个变量，即处理过程中的动态水流速度，用一个电子流量计25来测量。最好将这个电子流量计置于入流水体20之中，或者也可以将其置于出流水体30之中。用流量计25测量通过处理系统10的水流速度。在一个时段中测量水流速度两次或两次以上，并由计算机算出在这个时段中的测量结果的平均值，就得出了平均的水流速度。例如在一个三分钟的时段里，每隔15秒钟，测量一次水流速度，计算出这些测量结果的平均值，就得出了平均的水流速度。这样，流速中的尖峰值所造成的异常测量结果，就得到了修正。由测量结果的平均值，形成水流速度信号。如果流量计被置于出流水体之中，由于水处理厂的抽水与罐贮所形成的阻留时间，造成流量计上的读数有一个时间上的滞后。处理系统的操作员，在化合物定量控制器50上，可以将这个时间滞后加以计算。

最好是由控制器50，根据水流速度信号，生成一个初级控制反应信号。控制器50通过液体同步放大器，可以自动调准根据入流流量计的读数或者出流流量计的读数所生成的初级控制反应信号。对于控制反应信号的这种调准工作，或者其它任何调准工作，都可以由操作员人工完成，但最好是事先将编好的自动调准程序，输入控制器50。经过调准的初级控制反应信号，或者处理过程的水流速度因子，可以作为定量信号被传递到化合物给料系统。这些测量结果和信号是连续生成的，时间频度为大约每0.5秒到每5分钟一次。或者，可以把经过调准的初级控制反应信号，与次级控制反应信号和(或者)第三级控制反应信号结合起来，形成一个定量信号。化合物给料系统60的最大输出，随着通过整个水处理系统10的水流速度而变。初级控制反应信号的计算如下：

初级控制反应信号＝流速乘数×平均流速+流量表的最大量程在决定入流的化合物定量时，浓度是第二个变化量，化合物分析仪28是被用来测量入流水体的化合物浓度并发出信号传递给定量控制器50。用来测量化合物浓度的化合物分析仪是已知技术，在此将不进一步描述。化合物定量控制器50基于化合物信号生成次级控制反应信号。次级控制反应信号是靠一个可调节定量因子来调节，这个调节因子是由操作者按照过程效能所允许的误差范围决定。标准的定量因子，已知技术，也能被用作调节次级控制反应。标准定量因子是实验数据或通常是添加的化合物和相作用化合物的比值。

标准因子是已知技术。当使用甲醇来去除硝态氮时，标准定量因子约为3.0。

次级控制反应的计算如下所述：

次级控制反应＝(可调节定量因子×所测量的入流浓度)÷(标准定量因子×最大流体浓度)

从化合物定量控制器50到给料泵60的输出或定量信号，是通过已调节的次级控制反应信号来调整。在自动定量控制方法中，这步骤的定量信号计算如下表示：

定量信号＝已调节的初级控制反应信号×已调节的次级反应信号

为了控制被调节的初级和次级反应信号，可以大约在小于1秒至15分钟内，呈现入流水体化合物浓度和生成信号的测量。

计算化合物定量的第三个变量包括出流水体化合物的浓度。测量出流水体化合物浓度和传送基于该测量的信号给化合物定量控制器50，生成第三控制反应信号。为了调节过程效能的变化水平，或控制一个基准点，以保证得到一个特定的出流化合物浓度结果，最好把这个变量与初级或次级控制反应信号相结合，或与两者结合。流体化合物浓度是由一个出流浓度分析仪38来进行测量，分析仪38它生成一个能传输到化合物定量控制器50的信号。化合物定量控制器50基于来自化合物分析仪38的信号，生成一个第三控制反应信号。第三控制反应信号基于出流液体浓度。第三控制反应信号是一个更为复杂的计算，第三控制反应信号是对所选择的出流浓度基准点的控制。

本发明控制方法的一个重要特征是，使掌握过程中控制化合物定量变化和在等待反应结果，所用的时间及迟延的时间成为可能，并且通过管道和储存箱将液体浓度输送到被测定点也成为可能。很多可购置到的控制器设计成连续操作，这样就会在时间延迟时，造成控制困难。

在本发明方法中，控制系统利用上述的已调节的初级和次级控制反应信号连续操作生成化合物的定量信号，但只在不间断间隔时，产生一个第三控制反应信号。这些间隔被已知为重置时间。重置时间可以手工设定成一个特定和固定间隔，或设定为自动。当重置时间被自动地计算时，下一个重置间隔是以目前过程流速、控制点和测量点之间的已知的管道和储存箱容积和行程本身对控制变化的经验调节时间(过程反应时间)为基础。次级控制反应信号的计算是基于液体通过过程的滞留时间和进行反应时间。液体滞留时间是读处理箱内的流量显示器上的体积数，用动态平均流速除以容量计算出。重置时间是一个基于液体通过行程的滞留时间和行程反应时间自动计算出的变量。

重置时间可由以下公式表示：

重置时间＝(行程储存箱容量÷动态平均流速)+过程反应时间

当这个间隔被定时后，出流液体浓度因子被重复计算，并且第三控制反应信号与初级和次级控制反应信号结合而产生一个化合物定量输出信号。最好是，给料化合物的定量依据已调节的初级和次级控制反应信号而计算，并且在重置时间后，结合第三控制反应信号计算的同时，连续输送。测量入流化合物浓度及产生用于已调节的初级和次级反应信号的信号，可以在小于1秒至约15分钟的范围内进行。间隔时间的重置大约是5分钟到120分钟，较大的处理系统要长达3至4小时。

在一种优选的方法中，重置时间大约是30分钟到60分钟，在重置时间终止后，利用当时的过程流量，可计算出一个新重置间隔，且循环又一次开始。

第三级控制反应信号是以出流化合物的浓度为基础。当第三级控制首次被启动，它是作为一个中立因子，(1)就是一个例子，即不减少也不增加现存的控制反应信号。对于第三级控制反应信号的变化，是靠把已测的出流浓度与工厂操作者建立的一个基准点作比较后，计算出，并且作为一个参照使用。据发明者所知，对第三级控制反应信号进行改变的技术是：“步变量”。把基准点输进化合物定量控制器并且用作计算第三级控制反应信号。这个计算是上述的重置时间结束时完成的。基准点从出流浓度中扣除，用来决定“误差”并且被敏感因子乘，敏感因子可以有两个值，其中一个敏感因子值是被设计用来当出流浓度超越了基准点时使用。另一个是当出流浓度低于基准点时，而使用的这个步变量公式可以表示如下：

步变量计算值

当出流浓度超越基准值时，步变量计算值就是正值，会引起第三级控制反应信号在下一个周期内的规模增大，并能更好地提高了定量泵60给料系统的速度，当出流浓度低于基准点时，步变量就是负值，会减少第三级控制反应信号和调整定量。

当计算出了一个已调节的第三控制反应信号时，第三级控制反应就能够在重设周期后，合并到用于计算定量输出信号的公式中。如果这点被应用到定量信号公式，那么包括了第三控制反应信号的完全公式可表示如下：

定量信号＝已调节的初级控制反应信号×已调节的次级反应信号×已调节的第三级控制反应信号

由化合物定量控制器50自动计算出定量信号后，信号被传输到化合物给料系统60或传输到拥有给料化合物定量显示的定量处理系统的泵。给料化合物最好被定量进给入流水体20。

在方法的实践中，进程变量在下一个第三级控制反应信号被计算出之前，可以快速进入或离开基准点。不是在这些条件下，完全根据最后的出流浓度做出化合物定量的下一个步变量，而是它有助于修改下一个第三控制反应信号，来阻止变化趋势率。所改变的第三控制反应信号是一个派生的控制反应信号。在本发明的实践中，派生的控制反应信号，是重置周期结束之前，在一个可调节的周期测定和重置周期结束时，把它与出流浓度比较而生成。如果出流浓度的变化率快，下一个化合物定量中的步变量就相应地分解成波动的因子。变化率和反应因子在每次安装后都将有所不同。使用的因子也将取决于出流浓度，在重设结束时是否高于或低于基准点。

例如：从重置R终止15分钟，检查出流浓度EC趋势。假定一个任意方向的0.3mg/L变化量，被认为是这个过程的快速变化率，增加或减小所计算的步变量是靠因子的25％来阻止变化的方向。具有代表性的公式如下所述：

如果EC_R＞SP和EC_R·EC_R.15＞0.3，那么SC_NEW＝1.25×SC_CALC

或EC_R·EC_R.15≤-0.3，那么SC_NEW＝0.75×SC_CALC

如ECR＜SP和EC_R·EC_R.15＞0.3，那么SC_NEW＝0.75×SC_CALC

或EC_R·EC_R.15≤-0.3，那么SC_NEW＝1.25×SC_CALC

这里的EC表示流出化合物浓度，R表示重置，SP表示设置点，还有SC表示按照上述的公式计算出的步变量。因数1.25表示25％的增量；因数0.75代表25％的减小量。这些因数是由操作者根据特定液体处理过程经验，来完成调节的。

当第三控制被启动时，第三控制反应信号是以出流浓度因子(ECF)为基础，并且在1.0开始起动。在重设时间终止时，步变化值就计算出了。并且这个结果又被添加给现出流因子。这项内容是在每一次重置周期结束时重复进行。

ECF_NEW＝ECF_NOW+SC_NEW

在此方法的实践当中，要采取措施以使输入和输出控制在一个合理的范围。为避免第三级控制反应信号偏离控制，事先要设置好该级反应信号的上下限，而且上下限的因子可以调整，然后将它们编程并输入定量控制器中。输出液流中化合物的浓度将被控制在这一极限之内。敏感因子也可以有可调的上限。在一个更好的方法中，可以设置定量泵的可允许的信号最大值和最小值。既然可以人工或自动设定复位时间，那么复位时间的上下限也可以分别设置。

更为重要的是，该控制系统考虑到了不同的控制模式。可以是手工控制，流量控制，流量加输入液流化学物质浓度控制，流量加输出液流浓度控制，或流量加输入液流浓度和输出液流浓度控制。这就将涉及到不同的设备配置以及系统各部分的维护。下面是实际当中可能遇到的控制变量：

控制变量

外部变量(MM)

可调定量因子

流速因子

过程容量

设定值(SP)

过程反应时间

大于敏感因子

大于设定值的正变化速度

大于设定值的负变化速度

小于设定值的正变化速度

小于设定值的负变化速度

靠近设定值的变化速率系数

远离设定值的变化速率系数

最小输出液流中化合物浓度因子(ECF)

最大ECF

最大定量信号

最小定量信号

手动/自动复位时间

手动重置时间

手动定量信号

自动/手动控制模式

流量控制模式

流量入流中化学物浓度控制模式

流量出流中化学物浓度控制模式

流量入流中化学物浓度及出流中化合物浓度控制模式

内部变量

标准定理因子

入流中的最大化合物浓度

流量表刻度单位间距

最长重置时间

超过设置值的最大敏感系数

低于设置值的最大敏感系数

最短重置时间

在本发明的一个优选方法中，所描述的液流处理系统将是一个废水处理系统，而相应的过程则是一个脱氮过程，在此过程中，将一种有机碳作为化学试剂按一定的剂量加入废水之中。不过，在其它的液体处理系统中，只要要求化学处理试剂的剂量必须自动计量，比如上面所阐述的系统，这种方法也都是可以适用的，并不只局限于废水处理系统。

脱氮过程是一个生物化学变化过程。它是将含水的氮氢化合物和氮氧化合物转变成氮气。脱氮反应器可以采取多种形式，这包括向上流动或向下流动的晶状过滤器，或者是组合的实验装置，或者是有动力泵的液体储灌，或是旋转的生化压缩机。在脱氮过程中，要使用一种有机碳化合和。其中的碳元素一般来源于有机醇或其它有机酸，比如，挥发性的脂肪酸。有一种被常用的醇叫作甲醇，另外还有醋酸，都可以作为源化学试剂。首先，污水处理系统包括一个输入液流(20)和一个输出液流(30)。在脱氮过程中，源化学试剂，举例来说，甲醇，它的进给量的计量，是根据存在于污水流当中的硝酸盐-氮的浓度来计算的。而硝酸盐-氮的浓度则可以从输入流液体流(20)或输出液体流计算出，也可同时根据两者来计算。在这一脱氮过程的实践当中，我们可以测量到水流通过整个处理系统的平均流速。在一定的时间内，可以测量水的流速两次以上，然后计算出这段时间内的流速平均值，就是要求的平均流速。然后，将这一速度平均值转化成一个电信号，并将它输入到化合物定量控制器(50)中，来作为初级的控制反应信号。该控制信号可以由液体同步放大器来进行调整。这样，硝酸盐-氮的浓度就可以从输入液流(20)中测量出来，同时代表平均流速的电信号也已产生，并被输入到化合物定量控制器(50)，作为次级的控制反应信号。该次级控制信号可以通过一个或多个可调的定量因子进行自动调整。我们采用了标准定量因子和其它的一些操作者可调的定量因子，以便我们根据一个操作者在液体处理系统中的历史经验，来灵活发挥它对次级反应信号的调整作用。接下来，在此项发明中，我们采用了一种方法，那就是，将调整后的初级控制反应信号，同调整后的次级控制反应信号合并成一个新的输出信号，来作为化合物定量控制的电信号，并将此电信号从化合物定量控制器(50)输出到化合物进给系统(60)。化合物进给器(60)将按照收到的电信号的强弱自动进给一定剂量的甲醇。

在测量硝酸盐-氮的浓度时，我们还可以用别的方法，即通过输出水流(30)来获得。工厂的操作员已经事先建立了一些设定值，并用它们作为控制的参照物。我们将测得的输出液流中化学物质的浓度同这些给定值进行比较，就可以计算出第三级的控制反应信号的大小。我们将这些设定值输入到化合物控制器，并用它们来计算第三级的控制反应信号。当如前所述的复位时间达到时，才进行该级反应的计算。我们从测量到的输出液流中化学物的浓度值减去给定值，就得到一个误差值，再乘以敏感系数，就是调整后的第三级控制反应信号。有了该信号，我们就可以利用它建立一个方程式，当预设的复位时间达到时，就可以自动计算出定量输出信号。如果将这一方法用于剂量信号方程，我们就可得到一个完整的方程式，该方程式中包含第三级控制反应信号的变量。具体如下所示：

定量信号＝调整后的初级控制反应信号X调整后的次级控制反应信号X调整后的第三级控制反应信号。

由此而得出的定量信号将被传输到化合物给料系统(50)，由该系统输出必要定量的甲醇到输入液体流(20)之中

现场试验已表明，本发明的这种具有自我修正功能的液体处理化合物定量控制系统，已经基本实现了输出液流中化合物浓度的稳定性的控制，而且在化学处理试剂的进给方面，也越来越少出现进给过量或进给不足的现象。改进之后的方法实现了以下几个方面：(1)通过该污水处理系统的操作，提高了污水转化的程度，降低了化学处理试剂的泄漏，消除了过量进给化学处理试剂的风险。而在此项发明问世之前，很难做到这些。(2)通过该污水处理系统的操作，我们可以使用较少的化学处理试剂，适当地降低污水转化的程度，或适当地提高输出液流中的化合物的排放浓度，但是仍然可以达到污水排放标准以及环境保护的要求。

以上所述只是对该项发明的主要内容的一个直观的说明和介绍。在此基础上的任何更改，无论是在大小，形状，材料，还是其它的一些细节方面，对于本领域技术人员来说，都将是显而易见的。

Claims

1.一种液体处理化合物的自修正，自动定量控制方法，它用于液体处理系统，该系统包括入流液体和出流液体，其特征在于；这种方法包括以下内容：

c.将步骤a和步骤b所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

g.在液体处理过程中，连续重复步骤a到步骤f。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在一定的时间段内，对通过处理系统的液流速度进行两次或两次以上的测量，计算测量结果的平均值，从而得到所要求的动态平均液体流速。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，液体流速是从系统的入流液体的流速获得的。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，液体流速是从系统的出流液体的流速获得的。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，液体流速将由液体同步放大器来进行调整。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的化合物浓度是从处理系统的入流液体中测得的。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的化合物浓度是从处理系统的出流液体中测得的。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的化合物浓度是从处理系统的出流液体和入流液体中测得的。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的化合物同步骤d中的化合物质是相同的。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中的化合物同步骤d中的化合物是不相同的。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中对于液体流速的测量以及步骤b中对于化合物浓度的测量，均是连续进行的。

12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a中对于液体流速的测量是连续进行的，液流的平均速度则是按一定的时间间隔进行的。而步骤b中对于化合物浓度的测量也是间断进行的，该时间间隔可以是从不足一秒到大约15分钟。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，液体处理过程中的液体是水，处理过程是一个水处理过程。

14.一种液体处理化合物的自修正，自动定量控制方法，它用于水处理过程中的脱氮处理系统，可使硝酸盐-氮的浓度得到控制，在脱氮过程中，我们采用有机碳化合物，作为进给的化学试剂。该系统包括一个入流液体和一个出流液体，具体方法如下：

c.将步骤a和步骤b所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

f.基于步骤e所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号，把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

h.在脱氮过程中，连续重复步骤a到步骤g。

15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，所进给的化学试剂可以从醇或挥发性的脂肪酸进行选择。

16.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，进给的化学试剂是甲醇。

17.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，步骤c中所述的水流速度信号由液体同步放大器进行自动调整。

18.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，硝酸盐-氮的浓度的测量来源于处理系统的入流液体和出流液体。

19.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，为输出水流中的硝酸盐-氮的浓度选择一个设定值；通过测量输出水流中硝酸盐-氮的浓度，可获得一个输出水流中的硝酸盐-氮的浓度信号，并将此信号传输给化合物定量控制器。

20.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，计算出流水体中的硝酸盐-氮的浓度与基准点之间的差值，就形成一个控制反应信号，这个控制反应信号通过一个或者多个敏感因子进行调准，调整后的信号就可以用来自动计算化学试剂进给剂量。

21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，进给定量被用来产生一个经过修正的输出信号，该信号将从化合物定量控制器传输到化合物给料系统。

22.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，从化合物定量控制器传输到化合物给料系统的经修正的信号，是复位时间完成时才传输的。

23.按照权利要求22所述的方法，其特征在于，液压滞留时间是这样计算的：首先从处理容器中的指示表读出当时的容量水平，然后除以平均水流速度。

24.按照权利要求23所述的方法，其特征在于，复位时间是一个自动计算的变量，它基于两个时间因素：整个处理过程的液压滞留时间，以及处理过程的反应时间。

25.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，反映硝酸盐-氮的浓度信号要经过至少一个剂量调整因子的自动调整。

26.一种液体处理化合物的自修正，自动定量控制方法，其特征在于，它用于水处理过程中的脱氮处理系统，可使硝酸盐-氮的浓度得到控制。在脱氮过程中，采用有机碳化合物，作为给进的化学试剂，系统包括一个入流液体和一个出流液体，具体方法如下：

a.选定一个出流中硝酸盐-氮浓度的基准点；

c.测定处理系统中的出流水体中的硝酸盐-氮的浓度，并根据测定结果，生成一个化合物浓度信号；

d.将步骤b和步骤c所生成的信号，传递到化合物定量控制器；

e.计算出流水体中的硝酸盐-氮的浓度与基准点之间的差值，生成一个控制反应信号；

f.通过一个或者多个敏感因子，调准控制反应信号；

g.根据控制反应信号，自动计算给料化合物的定量；

h.基于步骤g所计算出的给料定量，生成化合物定量控制器的输出信号，把这个输出信号，传递到一个化合物给料系统；

j.在脱氮处理过程中，连续重复步骤a到步骤i。

27.按照权利要求26所述的方法，其特征在于，硝酸盐-氮的浓度的测量在处理系统的入流液体和出流液体中进行。

28.按照权利要求26所述的方法，其特征在于，测量出一个输入水流中的硝酸盐-氮的浓度，并由此产生一个浓度信号，传输到化合物定量控制器。

29.按照权利要求28所述的方法，其特征在于，输入水流中的硝酸盐-氮的浓度信号要经一个可调定量因子的调整，步骤d中所述的水流速度信号则由液体同步放大器进行自动调整。

30.按照权利要求28所述的方法，其特征在于，从定量控制器传输到化合物给料系统的电信号计算是基于以下几个因素：平均水流速度，输入水流中的硝酸盐-氮的浓度，输出水流中的硝酸盐-氮的浓度。

31.按照权利要求26所述的方法，其特征在于，步骤e中所述的控制信号的计算是在复位时间完成时才进行的。

32.按照权利要求31所述的方法，其特征在于，液压滞留时间是这样计算的：首先从处理容器中的指示表读出容量水平，然后除以平均水流速度。

33.按照权利要求32所述的方法，其特征在于，复位时间是一个自动计算的变量，它基于两个时间因素：整个处理过程的液压滞留时间，以及处理过程的反应时间。

34.按照权利要求31所述的方法，其特征在于，产生一个衍生的控制反应信号，去抵消掉任何可能快速偏离或接近设定值的变化。

35.按照权利要求34所述的方法，其特征在于衍生控制信号是这样产生的：在设定的复位时间到达之前，首先测量一次输出水流中硝酸盐-氮的浓度，在复位时间时，再测量一次输出水流中硝酸盐-氮的浓度，将这两个浓度值进行比较，从而对控制反应信号进行调整。

36.一种液体处理化合物的自修正，自动定量控制方法，其特征在于，它用于液体处理系统，该系统包括入流液体和出流液体，这种方法包括以下内容；

a.为输出液流中的某化合物的浓度选择一设定值；

b.测量液流通过处理系统的动态平均流速，并由此产生一个流速信号；

c.测量入流液体中步骤a所指的化合物的浓度，并由此产生一个入流液体中化合物的浓度信号；

d.测量出流液体中步骤a所指的化学物质的浓度，并由此产生一个出流液体中化合物的浓度信号；

e.将b步骤中产生的电信号传输到化合物定量控制器，并由此产生初级控制反应信号；

f.使用液体同步放大器来调整初级控制反应信号；

g.将步骤c中产生的电信号传输到化合物定量控制器，并由此产生次级控制反应信号；

h.使用可调定量因子来调整次级控制反应信号；

i.将步骤d中产生的电信号传输到化合物定量控制器，然后计算出输出液流中硝酸盐-氮的浓度的设定值与测量值之间的差值，并由此产生一个反应控制信号，即第三级控制反应信号；

j.使用一个或多个敏感因子，来调整第三级控制反应信号；

k.计算出整个处理过程的液压滞留时间。液压滞留时间是这样计算的：首先从处理容器中的指示表读出容量水平，然后除以平均水流速度；

l.自动计算复位时间，它基于两个时间因素：整个处理过程的液压滞留时间，以及处理过程的反应时间；

m.根据初级和次级控制反应信号，连续计算给料的化合物定量；当重置时间过后，再把步骤i所生成的第三级控制反应信号综合进来；

n.将步骤m中所产生的控制信号从化合物定量控制器输出到化合物给料系统；

o.按步骤n的输出信号，将给料化合物加入到入流液体之中；

p.在整个处理过程中，连续重复步骤a到步骤m。

37.按照权利要求36所述的方法，其特征在于，步骤a中的化合物同步骤o中的化合物是相同的。

38.按照权利要求36所述的方法，其特征在于，步骤a中的化合物同步骤o中的化合物是不同的。

39.按照权利要求36所述的方法，其特征在于，复位时间是手动输入的。